基于視覺(jué)的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)中的光照一致性研究.pdf

1、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)(AR，Augmented Reality)技術(shù)是在虛擬現(xiàn)實(shí)(VR，Virtual Reality)技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的一個(gè)新的研究領(lǐng)域。它是一種將真實(shí)世界的場(chǎng)景與計(jì)算機(jī)生成的虛擬物體相結(jié)合的技術(shù)。虛擬現(xiàn)實(shí)強(qiáng)調(diào)的是對(duì)現(xiàn)實(shí)的一種完全的虛擬，是用戶的沉浸感。而增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)強(qiáng)調(diào)的是對(duì)現(xiàn)實(shí)的一種增強(qiáng)，也就是虛實(shí)結(jié)合。隨著相關(guān)技術(shù)的不斷發(fā)展，AR技術(shù)已逐漸應(yīng)用于影視、娛樂(lè)、建筑、工程設(shè)計(jì)、醫(yī)療、軍事、教育和旅游等領(lǐng)域。 在早期的研究

2、階段，人們研究的重點(diǎn)主要是三維注冊(cè)技術(shù)。近年來(lái)，隨著三維注冊(cè)技術(shù)的不斷完善，人們已經(jīng)開(kāi)始把研究的重點(diǎn)放在增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景的真實(shí)感方面。而解決虛擬物體與真實(shí)場(chǎng)景之間的光照一致性問(wèn)題是實(shí)現(xiàn)真實(shí)感的重要手段。目前的光照一致性技術(shù)主要通過(guò)輔助測(cè)光設(shè)備獲取真實(shí)場(chǎng)景的光照分布圖像，能夠?qū)崿F(xiàn)真實(shí)的光照效果，但是由于測(cè)光設(shè)備比較昂貴，所以不利于普通實(shí)驗(yàn)條件的光照研究。 本文在介紹增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的組成、特點(diǎn)和三維注冊(cè)技術(shù)的基礎(chǔ)上，重點(diǎn)闡述了光照一致性技

3、術(shù)，并提出了本文的光照一致性算法--基于動(dòng)態(tài)light map的一致性光照算法。該算法無(wú)需使用輔助測(cè)光設(shè)備，只通過(guò)普通攝像機(jī)拍攝的真實(shí)場(chǎng)景圖像，分析真實(shí)場(chǎng)景中各個(gè)法線方向的光照關(guān)系，生成light map，并根據(jù)每一幀圖像實(shí)時(shí)更新light map。利用light map所記錄的環(huán)境光照可以實(shí)現(xiàn)虛實(shí)一致的光照效果，且能夠適應(yīng)光照變化的場(chǎng)景。 在理論研究的基礎(chǔ)上，本文還對(duì)基于視覺(jué)的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)做了進(jìn)一步探討，在visual