基于GPU技術(shù)的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)系統(tǒng).pdf

1、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)(Augmented Reality)興起于20世紀(jì)90年代初，它是多學(xué)科交叉融合的成果。到目前為止，AR取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步，這些進(jìn)步主要集中在現(xiàn)實(shí)環(huán)境中指定位置信息的獲取和人機(jī)交互方式上，對(duì)于疊加在真實(shí)場(chǎng)景中的虛擬物體的真實(shí)感渲染關(guān)注的不是很多，這在一定程度上制約了AR的應(yīng)用。本文以在增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)環(huán)境中的真實(shí)感繪制為研究對(duì)象，以搭建一個(gè)基于GPU技術(shù)的AR渲染系統(tǒng)為目標(biāo)，圍繞真實(shí)感繪制技術(shù)和算法開展了一下幾個(gè)方面的研究：

2、　　1.通過(guò)對(duì)傳統(tǒng)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的研究和對(duì)影響真實(shí)感渲染的因素的分析，確定了表面繪制和光照繪制是解決增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)中虛擬物體真實(shí)感的關(guān)鍵。研究分析了傳統(tǒng) OpenGL渲染管線和可編程OpenGL渲染管線之間的異同，比較和研究了著色器編程所用到的語(yǔ)言和工具。
　　2.從實(shí)時(shí)圖形學(xué)中常用的幾種光照模型的原理出發(fā)，比較它們的優(yōu)劣，選取并用著色器實(shí)現(xiàn)了符合實(shí)時(shí)性與真實(shí)性的Phong光照模型。為了體現(xiàn)更真實(shí)的材質(zhì)效果，對(duì)在增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)環(huán)境中使用雙向反射

3、分布函數(shù)的可行性進(jìn)行了分析。
　　3.分析了對(duì)真實(shí)感渲染有直接影響的漫反射紋理、光澤紋理、法線紋理和噪聲紋理等技術(shù)，從提高增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)中虛擬物體的真實(shí)感出發(fā)，兼顧增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)中視頻流和虛擬物體相融合的特點(diǎn)，改進(jìn)并用著色器實(shí)現(xiàn)了各種紋理算法。
　　4.開發(fā)了一套基于可編程GPU技術(shù)的真實(shí)渲染系統(tǒng)，從系統(tǒng)的硬件構(gòu)架、總體流程和開發(fā)平臺(tái)三方面詳細(xì)闡述了系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)，通過(guò)實(shí)驗(yàn)描述了系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)過(guò)程，最后測(cè)試了模型復(fù)雜度和算法計(jì)算量對(duì)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)系