基于視頻的大規(guī)模三維海戰(zhàn)環(huán)境生成技術(shù).pdf

1、近年來，隨著海洋成為國家戰(zhàn)略性資源，海戰(zhàn)的實(shí)體建模和戰(zhàn)場(chǎng)實(shí)況仿真的研究也受到越來越多的關(guān)注和研究。而虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)已成為開發(fā)研制大型海軍電子信息系統(tǒng)、海戰(zhàn)作戰(zhàn)環(huán)境下多武器平臺(tái)和模擬海戰(zhàn)戰(zhàn)況的重要工具。大規(guī)模逼真的三維海戰(zhàn)場(chǎng)景不但能夠提高海戰(zhàn)虛擬環(huán)境的真實(shí)性，同時(shí)在提高用戶沉浸感方面發(fā)揮著重要的作用。
　　本文針對(duì)海戰(zhàn)虛擬環(huán)境對(duì)海洋場(chǎng)景的實(shí)際需求，圍繞三維海洋場(chǎng)景生成的細(xì)節(jié)和規(guī)模展開研究。首先介紹了基于視頻的三維海浪重建技術(shù)，然后對(duì)重

2、建出的三維網(wǎng)格拼接生成大規(guī)模的海浪場(chǎng)景，接著借鑒圖像校正技術(shù)實(shí)現(xiàn)艦船尾跡的三維重建，最后將重建出的海浪和艦船尾跡進(jìn)行拼接融合，生成具有交互性的海洋場(chǎng)景。本文主要內(nèi)容包括:
　　1.基于視頻的三維海浪重建技術(shù)
　　基于視頻的三維海浪重建方法是基于SFS(Shape From Shading)方法計(jì)算視頻圖像中海浪的高度場(chǎng)，生成海浪網(wǎng)格模型，接著用高度場(chǎng)計(jì)算海浪表面的法線和速度場(chǎng)，最終生成海浪的三維模型。
　　2.大規(guī)模三

3、維海浪生成技術(shù)
　　針對(duì)基于視頻方法重建出來的三維海浪場(chǎng)景受到視頻的大小和分辨率影響的問題，本文提出基于移動(dòng)最小二乘法的海浪拼接方法。對(duì)于重疊區(qū)域內(nèi)的三維海浪網(wǎng)格頂點(diǎn)，利用移動(dòng)最小二乘的方法進(jìn)行融合，提高了頂點(diǎn)的平滑度。該方法在實(shí)現(xiàn)大規(guī)模海浪場(chǎng)景的同時(shí)，也保證了海浪場(chǎng)景的整體視覺效果。
　　3.艦船尾跡的三維重建
　　基于視頻的三維海浪重建技術(shù)對(duì)視頻拍攝角度和位置的要求比較高，當(dāng)視頻拍攝位置比較遠(yuǎn)、角度比較傾斜時(shí)，重建

4、出來的海浪遠(yuǎn)處會(huì)出現(xiàn)失真的情況，細(xì)節(jié)欠豐富。對(duì)此，本文利用圖像校正的方法，對(duì)艦船尾跡進(jìn)行幾何畸變校正，從而提高艦船尾跡的視覺逼真度。最后將艦船尾跡和三維海浪場(chǎng)景融合，增強(qiáng)海浪場(chǎng)景的交互性。
　　4.三維海戰(zhàn)場(chǎng)景生成的加速計(jì)算
　　在三維重建、網(wǎng)格拼接、融合時(shí)，存在頂點(diǎn)多、數(shù)據(jù)量大的問題，實(shí)時(shí)性的要求難以得到保證。因此本文利用CUDA(Compute Unified Device Architecture)來加速計(jì)算頂點(diǎn)數(shù)據(jù)，