基于圖像繪制虛擬現(xiàn)實(shí)相關(guān)技術(shù)研究.pdf

1、傳統(tǒng)的虛擬現(xiàn)實(shí)是用計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的方法構(gòu)造的.通過對(duì)真實(shí)世界的抽象建立三維幾何模型,漫游時(shí)根據(jù)觀察者的位置方向,利用計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)多邊形繪制、著色、光照、消隱以及投影的方法生成新的視景.這種方法需要大量的三維幾何建模和專門的三維繪制硬件,而且在場(chǎng)景實(shí)時(shí)漫游時(shí),場(chǎng)景的復(fù)雜度影響了繪制的表現(xiàn)質(zhì)量,難以達(dá)到完全逼真的場(chǎng)景.基于圖像繪制虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)利用攝像機(jī)拍攝的真實(shí)圖像,經(jīng)過圖像處理把一系列圖像合成全景圖,再重新構(gòu)成新的視圖.這種方法不需要建模,場(chǎng)

2、景逼真度高,場(chǎng)景的處理與場(chǎng)景的復(fù)雜度無關(guān),只與圖像分辨率有關(guān).因此近年來這個(gè)領(lǐng)域很快成為計(jì)算機(jī)視覺、圖像處理、計(jì)算機(jī)圖形學(xué)研究的熱點(diǎn).該論文是以基于圖像繪制技術(shù)作為理論基礎(chǔ),因此先概述了基于圖像繪制技術(shù),然后介紹了魚眼/廣角鏡頭概況以及在虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)中,特別是圖像拼接中的應(yīng)用.在基于圖像繪制技術(shù)的基礎(chǔ)之上,參閱了大量的國際上最新的文獻(xiàn)之后,該文介紹了魚眼鏡頭變形的主要因素——徑向變型的原理和已有的消除變形的方法,主要有基于高次多項(xiàng)式模擬

3、和基于具體的幾何投影模型兩種.基于等角魚眼模型和經(jīng)緯映射圖,本論文推導(dǎo)了簡(jiǎn)單的魚眼鏡頭變形消除方法,并給出了實(shí)驗(yàn)結(jié)果.為了從魚眼照片中得到效果更好的、能在多方面應(yīng)用的變形恢復(fù)后的圖像,該文介紹了針孔照相機(jī)模型和魚眼鏡頭的球面模型.基于這兩個(gè)模型,推導(dǎo)了從物體平面到變形的魚眼鏡頭圖像平面的映射公式:正對(duì)照相機(jī)光軸的簡(jiǎn)化算法;物體平面偏離照相機(jī)光軸的新的恢復(fù)算法.為方便圖像拼接,提出新的使用圓柱面作為物體平面的算法.給出了一種新的魚眼鏡頭模

4、型參數(shù)的估計(jì)方法,以優(yōu)化變形的糾正效果.另外還討論了魚眼鏡頭更一般更精確的曲面模型.接著介紹了基于以上算法開發(fā)的,糾正魚眼鏡頭變形的實(shí)用系統(tǒng).本論文采用了一種新的快速的柱面全景圖像的拼接方案.圖像對(duì)齊采用的基于2冪子圖像的相位相關(guān)度法.當(dāng)全景圖像拼接成功后,就可以投影變形構(gòu)造漫游場(chǎng)景.虛擬場(chǎng)景的漫游需要一個(gè)交互的環(huán)境,該文給出了全景圖瀏覽器的實(shí)現(xiàn)算法思路,組織和鏈接全景圖節(jié)點(diǎn)構(gòu)建虛擬環(huán)境,平滑連續(xù)的切換場(chǎng)景節(jié)點(diǎn)就可以實(shí)現(xiàn)虛擬環(huán)境的漫游.