基于感知理論的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)感知繪制.pdf

1、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)是通過計(jì)算機(jī)技術(shù)，將虛擬的信息呈現(xiàn)到現(xiàn)實(shí)世界中，使得虛擬的物體和真實(shí)的環(huán)境實(shí)時(shí)地疊加到同一個(gè)畫面或空間中。增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)提供了在一般情況下，不同于人類可以感知的信息。這種信息一般是三維的虛擬物體。所以，在增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的應(yīng)用中，虛擬物體的準(zhǔn)確注冊和正確繪制一直是增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)領(lǐng)域中的核心問題。而針對這個(gè)核心問題，以往一般都是通過保證三大一致性來實(shí)現(xiàn)的，即相機(jī)一致性、幾何一致性和光照一致性。這三大一致性覆蓋了增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)中虛實(shí)融合的方方面面。但是這

2、三大一致性的保證卻并不容易，尤其是其中的光照一致性。
　　 由于相機(jī)一致性在日前的研究領(lǐng)域中已經(jīng)得到了比較好的解決，并且也有相應(yīng)的開源工具提供給我們使用，如PTAMM和ACTS，因此我們在相機(jī)一致性上基本使用的是原有的工具。
　　 本文的貢獻(xiàn)主要是如何保證幾何一致性和光照一致性。
　　 1.幾何一致性:幾何一致性主要面對的是虛擬物體的“準(zhǔn)確注冊、高效創(chuàng)作”這一問題。為此，本文將開發(fā)具有空間一致性的集成式三維用戶創(chuàng)

3、作工具來解決該問題。首先提取自然特征，建立具有二維及三維信息的相對參照空間，然后識別已知尺度的標(biāo)志物，把相對參照空間轉(zhuǎn)化為具有空間一致性的絕對參照空間。通過與商用三維數(shù)字內(nèi)容創(chuàng)作工具的集成，實(shí)現(xiàn)高效的虛擬物體的構(gòu)建與注冊。同時(shí)，該創(chuàng)作工具還可以設(shè)置感知繪制中的多重參數(shù)，為之后的感知繪制提供非常重要的輔助作用。
　　 2.光照一致性:光照一致性是增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)中影響虛擬物體繪制真實(shí)性的一個(gè)重要因素。當(dāng)現(xiàn)實(shí)光照過于復(fù)雜，導(dǎo)致光照的自動提取

4、無法實(shí)現(xiàn)時(shí)，本文通過感知繪制的方式來解決光照一致性的問題。通過對人類心理感知理論的研究，本文總結(jié)出了虛擬物體與真實(shí)物體之間影響觀察者感知的三大相互作用。即遮擋暗示、光影作用和相互運(yùn)動。通過表現(xiàn)這三大相互作用，我們實(shí)現(xiàn)了讓觀察者在認(rèn)知上認(rèn)同的感知繪制方式。同時(shí)，本文巧妙地提出了Ghost Object這一概念，構(gòu)建了虛擬世界與真實(shí)世界的橋梁。通過Ghost Object的引入，然后使用GPU的多遍繪制流程，很好地實(shí)現(xiàn)了虛實(shí)融合的繪制效果。