曲面屏幕上移動視點的沉浸式立體渲染及投影方法.pdf

1、目前，虛擬現(xiàn)實技術(shù)蓬勃發(fā)展，其應(yīng)用也越來越廣泛，在軍事、教育、娛樂、醫(yī)療等領(lǐng)域發(fā)揮著越來越重要的作用。作為虛擬現(xiàn)實技術(shù)的基礎(chǔ)，立體顯示技術(shù)也越來越成熟。其利用人的左右眼視差特性，讓用戶左右眼分別看到所投影的左右眼圖像，然后左右眼圖像在人大腦中融合成立體圖像。在傳統(tǒng)的立體投影系統(tǒng)中，不同位置的用戶所看到立體畫面是相同，原因在于他們看到的系統(tǒng)都是基于同一視點渲染的圖像。實際上，由于用戶視角的不同，左右眼圖像所融合成的立體虛像會產(chǎn)生形狀和位置

2、的變化。本文研究對象是其中的基于投影儀與大屏幕的立體投影顯示系統(tǒng)，研究基于移動視點的立體投影顯示技術(shù)，探索從用戶觀察的角度實時渲染場景圖像，讓用戶可以通過移動位置從不同的角度觀察虛擬和物體，以便更符合人類觀察世界的方式，產(chǎn)生更好的真實感體驗。另外，在立體投影系統(tǒng)中，與平面屏幕相比，曲面屏幕的立體投影能夠提供更廣的視角和更好、更舒適的沉浸感。但是，曲面屏幕的立體投影也會帶來一系列問題，如由于屏幕形狀的影響，造成投影的虛擬物體發(fā)生變形與位移

3、等。
　　為此，本文研究提出了一種在曲面屏幕上的針對移動視點的立體渲染和投影方法，可以為用戶提供更加舒適的立體體驗和更強的沉浸感、真實感。本文通過實時追蹤用戶相對于屏幕的位置和姿態(tài)，對虛擬場景進行渲染并投影，從而允許用戶在觀看的同時可以在虛擬場景中走動探索，從不同的位置和角度觀察虛擬場景，大大提高了用戶的參與感。為解決曲面屏幕上基于移動視點立體渲染和投影中虛像漂移、抖動、變形等一系列問題，本文還提出了視差動態(tài)調(diào)整方法和用戶觀感優(yōu)化

4、方案，以使得投影的虛擬圖像更為真實。
　　歸納的，本文的主要工作和貢獻概括如下:
　　1)將基于移動視點的立體渲染及投影技術(shù)擴展到曲面屏幕（如弧幕、球幕等）上。主要針對用戶視點與曲面屏幕復(fù)雜的相對關(guān)系而引起的立體虛像變形和位移等問題，本文提出了視差動態(tài)調(diào)整方法:根據(jù)曲面屏幕形狀及用戶與屏幕的相對位置，動態(tài)映射調(diào)整所投影虛擬場景的視差，即對立體渲染后的左右眼圖像進行后處理，以保證用戶在虛擬場景中走動時始終看到舒適、正確的立體虛

5、像，更具沉浸感和真實感體驗。
　　2)組織了用戶測試，發(fā)現(xiàn)了基于移動視點的立體投影中存在的普遍性問題:在用戶移動過程中存在虛像的漂移和上下抖動問題。經(jīng)過測試分析，發(fā)現(xiàn)該類問題產(chǎn)生的原因在于:大部分基于移動視點的立體投影中忽略了頭部姿態(tài)與眼球運動對用戶接收立體圖像的影響。本文詳細分析了用戶頭部姿態(tài)與眼球運動對用戶所觀察到立體虛像的影響，并通過跟蹤用戶頭部姿態(tài)與總結(jié)眼球運動規(guī)律，較好地解決了虛像的左右漂移和上下抖動問題。
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