虛實混合中的風化材質(zhì)模擬和光照一致性問題研究.pdf

1、浙江大學博士學位論文摘要摘要隨著計算機技術的快速發(fā)展，如何將真實世界和計算機所模擬的虛擬世界高度無縫地融合起來，引起了人們的廣泛關注。經(jīng)過多年的發(fā)展，研究者們已經(jīng)在虛實融合的幾何一致性上取得了重要進展，目前已經(jīng)能夠實時地恢復攝像機的參數(shù)甚至場景的三維幾何結構，將虛擬物體正確地注冊到拍攝的視頻場景中。最新的研究主要集中在如何解決虛實混合中的光照一致性和虛實物體的相互作用的一致性上，以進一步提高虛實混合的視覺一致性程度，并改進入機交互的界面

2、和方式，使之更為便捷高效?；谏鲜鲅芯勘尘?，本文主要針對虛實融合中的風化材質(zhì)模擬技術和光照一致性問題進行了研究，在風化模擬模型、風化材質(zhì)交互編輯、光照模型及注冊等方面分別提出了解決辦法，實現(xiàn)了高質(zhì)量的虛實融合效果。我們的主要工作包括以下內(nèi)容：提出了一個風化模擬通用模型，支持在虛擬物體上實現(xiàn)多種風化效果。該技術創(chuàng)見性地提出了能誘發(fā)風化的吖粒子的概念，通過用戶指定簡單的風化傳遞規(guī)則，然后在虛擬物體上進行1粒子跟蹤，為虛擬物體量身定制用戶想要

3、的風化效果。除此以外，本技術還能夠模擬諸如污漬滲出、多重風化和大規(guī)模幾何形變等過去技術無法實現(xiàn)的效果，大大拓展了風化模擬的范圍。進一步提出了一個面向視頻的交互式風化處理框架，能夠對視頻對象送行交互編輯，向其添加各種真實感的風化效果。在恢復出視頻的深度信息后，為了保證視頻編輯的時間一致性，提出了一個新的基于深度的交互式視頻對象分割方法，有效地從視頻中提取出感興趣的視頻對象。然后，提出了一個新的基于深度準確估計的點云采樣算法，從恢復的深度信

4、息中采樣得到視頻對象的點云模型，剔除大量地冗余點，然后重建其三維幾何模型。接著，引入基于1粒子跟蹤的風化模型，對重建得到的三維幾何進行1粒子跟蹤，得到風化信息，用于修改視頻對象的自然狀態(tài)。并且改進原有7粒子跟蹤風化模擬技術缺少交互功能的不足，提供了兩種交互式風化處理工具，支持用戶引導風化發(fā)生的區(qū)域和調(diào)整風化速度，提高了風化處理的靈活性，降低了編輯任務的復雜度。浙江大學博士學位論文AbstractAbstractAlongwithther

5、apiddevelopmentofcomputingtechnology，thesubjectonhowtoseamlesslysynthesisvirtualandrealityworldtogetherhasdrawnwiderangeofattentionsAftermanyyearsofdevelopment，researchershavemadeimportantprogressontheproblemofgeometryco

6、nsistencyinmixedrealityWecanrecovercameraparametersand3Dgeometryofrealscenesatrealtime，registeringvirtualobjectsintothevideostreamcorrectlyTheup—tO—dateresearchesmainlyfocusonhowtOsolveconsistencyonilluminationandinterac

7、tionsbetweenvirtualandrealobjectsThekeypurposeistoimprovevisualconsistencybetweenvirtualandrealityscenes，andtOprovidemoreconvenientande伍cientinteractivetoolsForthesereasons，thisthesiswillfocusontheproblemsofweatheredappe

8、arancesimulationandilluminationconsistencyinmixedrealitySeveralmethodsonweatheringmodels，interactiveweatheredappearanceeditingandlightingmodelregistrationareproposedseparatelyWiththesetechniques，high—qualityaugmentedreal

9、ityeffectcanbeachievedOurwork’SasfollowsWepresentageneralweatheringsimulationframeworkthatiseffectiveformodelingawidevarietyofweatheringeffectsonvirtualobjectsOurtechniqueisbasedonatypeofaging。inducingparticlescalledyton

10、swhicharenevermentionedbeforeWith7tontracingthroughthescenecontrolledbytheuserdefinedweatheringtransportrules，wecanproduceweatheringeffectsthatarecustomizedtOboththevirtualobjectgeometryanduser’SwillBesides，severaleffect

11、s，suchasstain—bleeding，multi—weathering，andlarge—scalegeometrychangesthatarechallengingforexistingtechniquescanbereadilycapturedbyourmethod，expandingthecapabilityofhandlingdifferentkindsofweatheringprocessesWeproposeanov

12、elinteractiveweatheringmethodforreal—capturedvideoswhichcanin—teractivelysynthesisweatheringeffectsontovideoobjectsWefirstrecoverthedepthmapsoftheinputvideoInordertomaintainthetemporalcoherenceweemployemployanewdepthbase