收藏本站
《南京航空航天大学》 2008年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

虚拟现实中若干图像关键技术研究

孙瑾  
【摘要】: 飞行模拟器是航空工业的必要装备,是飞行员训练、考核的基本地面训练设备。与传统模拟机相比,基于虚拟现实的轻型飞行模拟器体积小巧,价格低廉,具有巨大的应用潜力。本文围绕“轻型飞行模拟器原型系统”课题,为进一步完善轻型飞行模拟器系统以满足高端需要,对虚拟现实中,特别是虚拟视景构建和虚拟环境交互操作中的图像关键技术进行了研究。论文的主要研究内容包括: (1)不同于传统模拟机,轻型飞行模拟器采用头盔式视景显示设备,舱内视景也需要由计算机生成,同时戴上头盔后飞行员无法看到舱内实景,造成交互操作困难。根据飞行模拟器视景特点和交互要求,设计了轻型飞行模拟器虚拟现实环境系统的体系结构。其中,采用传统几何建模方法生成舱内视景,便于实现交互;利用基于图像绘制技术构建舱外视景,提高真实感。并提出半虚拟现实座舱方案进一步完善虚拟现实系统手部人机交互性能。 (2)图像特征信息提取是虚拟现实环境构建过程中涉及的基本和重要的图像处理技术。通过对图像边缘特性的分析,本文选择边缘信息进行特征提取,以减少冗余,提高图像处理技术的实时性和鲁棒性。传统微分算法对噪声敏感,对此提出一种基于方向信息抗干扰性边缘检测算法,并通过实验证明该算法在定位精度和抗噪性方面优于传统方法。同时对边缘中常用的直线特征,针对Hough变换只能精确到像素级的不足,提出一种基于Hough变换直线检测改进算法,在保持较高抗噪性的同时,提高检测精度,为后续得到更加准确和鲁棒的图像处理结果提供基础。 (3)摄像机标定结果对舱外视景构建和手部交互定位都有指导意义。本文通过对现有摄像机标定技术进行归纳总结,在传统标定方法基础上提出了两种摄像机标定新方法。其中,基于消隐点的摄像机标定改进方法只利用2个方向消隐点确定摄像机内参数和方位,提高了利用消隐点进行标定的实用性;基于矩形的标定方法由矩形的四个顶点的像构造无穷远平面上绝对二次曲线的像ω的约束方程标定摄像机内参数。两种标定方法完全摆脱了三维空间点与二维图像点的匹配,简化了标定过程,同时无需进行特征匹配计算图像和空间平面间的单应矩阵,直接利用消隐点和矩形顶点就可确切的求出旋转矩阵和平移量,不会丢失摄像机外参数,可以准确定位摄像机,对手指定位具有重要意义。模拟和真实图像实验结果证明了两种标定方法的正确性和可行性。 (4)舱外全景图构建过程中,图像拼接是关键技术之一。图像拼接的主要问题是确定相邻图像间的对应关系,即图像匹配。考虑Hausdorff距离易于计算,容错率高,采用修正后的Hausdorff距离构造相似性测度,提出了一种基于方向信息的鲁棒型Hausdorff距离的匹配方法。实验表明,该方法加快了匹配过程,提高了抗噪性能,并能够准确匹配含有遮挡和伪边缘点的图像,从而解决了基于传统Hausdorff距离匹配方法因噪声点、伪边缘点和出格点而造成的误匹配问题。 (5)现有虚拟现实交互设备价格昂贵,而且无法提供逼真的触觉等丰富感知。为实现自然的人机交互方式,提出半虚拟现实座舱方案,设计了基于摄像机标定原理的戒指式视频测量手指定位技术和基于计算机视觉的虚拟现实手指定位技术两种技术方案。手部跟踪定位的首要任务是从摄像机拍摄的视频序列中进行运动目标(手部)检测,为此提出一种基于梯度方向信息的运动目标检测算法。实验结果表明,该算法克服了传统帧差算法不能准确定位目标的缺点,在室内外背景下均能准确的提取完整的运动目标轮廓。
【学位授予单位】:南京航空航天大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2008
【分类号】:TP391.41

手机知网App
【引证文献】
中国期刊全文数据库 前1条
1 孙洪亮;刘羽;郑志亮;;电视节目虚拟彩排系统设计构想[J];现代电视技术;2012年S1期
中国硕士学位论文全文数据库 前3条
1 谷永山;移动视点的多视图拼接和漫游系统[D];安徽大学;2011年
2 刘玉月;基于并联机器人的主动视觉手部跟踪技术研究[D];南京航空航天大学;2012年
3 于长志;驾驶模拟器中液压挖掘机与地形的动态交互仿真[D];吉林大学;2014年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 常红,王涌天,华宏,徐彤,周雅,程雪岷;基于计算机视觉技术的手形手位跟踪方法[J];北京理工大学学报;1999年06期
2 全红艳,张田文;一种新的利用模板进行摄像机自标定的方法[J];电子学报;2005年11期
3 魏志强;纪筱鹏;冯业伟;;基于自适应背景图像更新的运动目标检测方法[J];电子学报;2005年12期
4 杨莉,李玉山,刘洋,张大朴;复杂背景下多运动目标轮廓检测[J];电子与信息学报;2005年02期
5 吴剑锋,林强;一种图像边缘检测的新算法[J];福州大学学报(自然科学版);2000年04期
6 席学强,王润生;基于直线特征的图像-模型匹配算法[J];国防科技大学学报;2000年06期
7 王睿;李欣;张广军;;单目主动视觉无人机导引中摄像机内参数标定的线性方法[J];航空学报;2006年04期
8 王家顺,王田苗,魏军,韩壮志,游松;一种面向遥操作的新型数据手套研制[J];机器人;2000年03期
9 汪亚明;图像匹配的鲁棒型Hausdorff方法[J];计算机辅助设计与图形学学报;2002年03期
10 周骥,石教英,赵友兵;图像特征点匹配的强壮算法[J];计算机辅助设计与图形学学报;2002年08期
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 段新昱;基于VRML的虚拟环境体系研究[J];安阳师范学院学报;2003年05期
2 姜品;;虚拟系统中的交互控制策略[J];安阳师范学院学报;2008年05期
3 郭磊;王宏福;;VRML与Java的高效结合分析[J];安阳工学院学报;2006年02期
4 王曙光;李建朝;;运煤汽车随机采样系统技术研究[J];安阳工学院学报;2008年06期
5 杨春平,吴健,洪亮,冯彦彦;双CCD系统在三维面形测量中的应用[J];半导体光电;2004年03期
6 苏中;夏艳;吴细宝;;基于激光双目视觉系统的直径测量[J];半导体光电;2008年01期
7 余永生;毕卫涛;;远景摄影测量的一种标定方法及其应用[J];北京大学学报(自然科学版)网络版(预印本);2006年01期
8 贺跃;车载虚拟仪表应用VRML设计的研究[J];车辆与动力技术;2005年01期
9 张学民;宋述稳;;两步法摄像机标定的改进[J];兵工自动化;2006年09期
10 刘文彬;周宏甫;蒋梁中;;基于双目立体视觉系统的精确标定算法[J];兵工自动化;2008年06期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 张雪波;方勇纯;马博军;;一种基于2D单应矩阵的摄像机标定方法[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
2 海明;闫卫平;姜楠;李伟;;共聚焦式LIF系统中的自动聚焦和跟踪的实现[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
3 黄进;胡英;马孜;汪洋;;弧形扫描系统关键技术研究[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
4 秦钟;王法胜;;交叉口排队长度的视频检测[A];第二十九届中国控制会议论文集[C];2010年
5 刘伟锋;张卓;王延江;;基于光线衰减的深度获取方法[A];中国自动化学会控制理论专业委员会B卷[C];2011年
6 孙勇;李原;王庆林;陈辉;;基于主动投影的结构光视觉系统的标定[A];中国自动化学会控制理论专业委员会D卷[C];2011年
7 李学东;全权;蔡开元;;双目鱼眼摄像机噪声分析与外参标定[A];中国自动化学会控制理论专业委员会D卷[C];2011年
8 金晅宏;戴曙光;穆平安;;机器视觉在汽车前照灯配光检测系统中的应用研究[A];第十三届全国汽车检测技术年会论文集[C];2009年
9 江萍;;车牌分割中的阈值选择策略[A];'2003系统仿真技术及其应用学术交流会论文集[C];2003年
10 王彦;尹福荣;李红军;张志生;;220kV景洪变电站三维仿真系统的应用研究[A];2010年云南电力技术论坛论文集(优秀论文部分)[C];2010年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 肖毅;体育赛事背景广告曝光参数虚拟预测研究[D];上海体育学院;2010年
2 王玉全;基于全景视觉的移动机器人同时定位与地图创建方法研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
3 常艳艳;水下运载器对接装置虚拟仿真系统关键技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
4 王文标;基于视觉测量的快速再制造成形系统关键技术研究[D];大连海事大学;2010年
5 马纯永;城域景观VRGIS一体化仿真平台研究与实现[D];中国海洋大学;2010年
6 孙贤斌;三维信息获取技术中定标与图形包含问题的研究[D];华中科技大学;2010年
7 陆济湘;三维物体建模和场景构造技术研究[D];华中科技大学;2010年
8 朱清波;序列图像三维重建方法研究[D];华中科技大学;2010年
9 陈志国;基于群体智能的机器视觉的关键技术研究[D];江南大学;2010年
10 李鹤喜;基于视觉反馈的焊接机器人自主示教关键技术研究[D];华南理工大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 马彦平;基于数字图像的冬小麦、夏玉米长势远程动态监测技术研究[D];华中农业大学;2010年
2 武炜;煤矿井下火灾事故人员逃生可视化技术研究[D];河南理工大学;2010年
3 宋抗;压缩机活塞圆度误差数字检测系统研究[D];河南理工大学;2010年
4 饶吉来;基于图像处理的型面联接件检测技术研究[D];河南理工大学;2010年
5 刘棉;人机划拳系统的实现[D];山东科技大学;2010年
6 孙静;基于双目立体视觉的多相机三维重建技术实现[D];山东科技大学;2010年
7 宗雯雯;基于双目立体视觉的特征点匹配关键技术研究与应用[D];山东科技大学;2010年
8 段化鹏;虚拟现实中物理引擎关键技术的研究与应用[D];山东科技大学;2010年
9 徐元;基于双目立体视觉的匹配算法研究[D];山东科技大学;2010年
10 张杨;基于双目立体视觉的CCD测距系统设计[D];长春理工大学;2010年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 韩宝坤,李晓雷,孙逢春;履带车辆动力学仿真技术的发展与展望[J];兵工学报;2003年02期
2 魏春雨;魏燕定;周晓军;谢明祥;;履带车辆模拟器转向盘系统的力特性研究[J];兵工学报;2012年02期
3 倪涛;张红彦;赵丁选;徐春博;;大型特种车驾驶模拟系统视景引擎开发[J];北京理工大学学报;2011年08期
4 高庆吉;洪炳熔;阮玉峰;;基于异构双目视觉的全自主足球机器人导航[J];哈尔滨工业大学学报;2003年09期
5 左爱秋,吴江宁,李世伦,骆涵秀;双目体视检测多自由度机械装置位姿的工作原理和技术特点[J];测控技术;1999年04期
6 王家顺,王田苗,魏军,韩壮志,游松;一种面向遥操作的新型数据手套研制[J];机器人;2000年03期
7 魏军,游松,朱广超,王田苗,刘连忠;面向灵巧手的三指五自由度数据手套BHG-1设计及实验研究[J];机器人;1999年03期
8 王章野,陆艳青,彭群生;大规模场景的消隐技术[J];计算机工程与应用;2001年09期
9 王林旭,李思昆,潘晓辉;动态地形的实时可视化[J];计算机学报;2003年11期
10 罗斌,何铁宁,郑澎;基于WTK的数据手套交互控制模块设计与实现[J];计算机仿真;2004年08期
中国博士学位论文全文数据库 前5条
1 蒋自成;基于虚拟现实的航天器手控交会技术研究[D];国防科学技术大学;2008年
2 侯敬巍;基于虚拟现实的遥操作工程机器人系统研究[D];吉林大学;2008年
3 万定锐;双目PTZ视觉系统的研究[D];清华大学;2009年
4 葛子厚;基于GPU动态误差度量的大规模地形绘制方法[D];吉林大学;2012年
5 栗英杰;直升机飞行模拟器关键技术研究[D];吉林大学;2012年
中国硕士学位论文全文数据库 前8条
1 桂国富;基于图像的视图插补技术研究[D];安徽大学;2003年
2 杨会君;虚拟场景绘制中基于图像绘制方法的研究[D];国防科学技术大学;2005年
3 韩红业;舵机电动力加载台控制系统设计与仿真[D];西北工业大学;2007年
4 李云浩;基于视频虚拟环境关键技术的研究[D];国防科学技术大学;2006年
5 王雷斌;基于计算机视觉的图像拼接技术研究[D];首都师范大学;2008年
6 尤德祥;基于TIP的虚拟场景漫游关键技术[D];天津理工大学;2008年
7 罗景馨;与三维场景漫游相关的部分技术研究[D];中南大学;2009年
8 吕小倩;沉浸式视频中三维场景视差提取与精炼的研究[D];山东大学;2009年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 佘新平,朱立;一种具有抗噪声干扰的图像边缘提取算法的研究[J];电子技术应用;1999年01期
2 张泽旭,李金宗,李宁宁;基于光流场分割和Canny边缘提取融合算法的运动目标检测[J];电子学报;2003年09期
3 屈有山,田维坚,李英才;基于并行隔帧差分光流场与灰度分析综合算法的运动目标检测[J];光子学报;2003年02期
4 邱力为,宋子善,沈为群;用于无人直升机着舰控制的计算机视觉技术研究[J];航空学报;2003年04期
5 丁国富,王金诺,黄文培,靳藩;基于BP神经网络的手套式手势识别技术研究[J];计算机工程与应用;1999年11期
6 杨长江,汪威,胡占义;一种基于主动视觉的摄像机内参数自定标方法[J];计算机学报;1998年05期
7 李华,吴福朝,胡占义;一种新的线性摄像机自标定方法[J];计算机学报;2000年11期
8 邱茂林,马颂德,李毅;计算机视觉中摄像机定标综述[J];自动化学报;2000年01期
9 雷成,吴福朝,胡占义;Kruppa方程与摄像机自标定[J];自动化学报;2001年05期
10 吴福朝,李华,胡占义;基于主动视觉系统的摄像机自定标方法研究[J];自动化学报;2001年06期
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 姚兰,黄河棣;虚拟现实中的几个问题及其解决方法[J];微机发展;1997年06期
2 王海舜,潘利庆;虚拟现实技术在医学中的应用[J];计算机时代;1998年04期
3 王晓刚;虚拟现实及其应用[J];科技信息;1998年12期
4 赵春霞,Y.F.Li,王树国,蔡鹤皋,杨静宇;虚拟现实的发展及在机器人系统中的应用与研究[J];机器人;1999年05期
5 殷毓华,郭其一;虚拟现实技术与现代铁路技术[J];铁道技术监督;2000年01期
6 马旭东;显示的终极——虚拟现实的曙光[J];国外科技动态;2001年05期
7 徐绍军,何清华,云忠;虚拟现实技术及其在机械领域的应用[J];凿岩机械气动工具;2004年03期
8 董浩明,陈建国,叶俭建,陈定方;虚拟现实建模方法研究[J];湖北工业大学学报;2005年03期
9 申加刚,董再励,郝颖明,朱枫;排爆作业机器人模拟训练系统研究[J];机器人;2005年05期
10 郭阳明;翟正军;陆艳红;;虚拟场景生成中的LOD技术综述[J];计算机仿真;2005年12期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 高承勇;;前言[A];工程三维模型与虚拟现实表现——第二届工程建设计算机应用创新论坛论文集[C];2009年
2 王田苗;吕洪波;丑武胜;;基于虚拟现实的医疗外科培训系统[A];图像 仿真 信息技术——第二届联合学术会议论文集[C];2002年
3 李云贵;张凯;;我国建设行业信息化现状与思考[A];计算机技术在工程建设中的应用——第十一届全国工程建设计算机应用学术会议论文集[C];2002年
4 袁桂平;;虚拟现实及其军事应用[A];地理空间信息技术与应用——中国科协2002年学术年会测绘论文集[C];2002年
5 李文伟;任海龙;;美军作战实验室及其带来的启示[A];'2008系统仿真技术及其应用学术会议论文集[C];2008年
6 李宗华;江丕文;魏正;;基于三维数字地图系统的城市设计[A];2009`中国地理信息产业论坛暨第二届教育论坛就业洽谈会论文集[C];2009年
7 陈作炳;钮军;;从CAD到虚拟现实:建模方法及数据转换[A];中国图象图形学会第十届全国图像图形学术会议(CIG’2001)和第一届全国虚拟现实技术研讨会(CVR’2001)论文集[C];2001年
8 何水军;;虚拟现实在乘车辐射侦察模拟训练中的应用[A];全国第六届核仪器及其应用学术会议论文集[C];2007年
9 周娴玮;方勇纯;;AFM纳米操作系统研究进展[A];2009年中国智能自动化会议论文集(第二分册)[C];2009年
10 姚珺;薄晓军;宁汝新;;虚拟装配技术研究[A];制造业与未来中国——2002年中国机械工程学会年会论文集[C];2002年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 广西壮族自治区马山县环境保护局 黄金民;虚拟技术可为环保服务[N];中国环境报;2010年
2 CBN记者 孙进;虚拟现实的商业前景[N];第一财经日报;2009年
3 佚名;虚拟现实在房产建筑设计中的应用[N];中华建筑报;2008年
4 李艳;国内首个虚拟现实电子竞技产品面世[N];陕西日报;2008年
5 熊澄宇;虚拟现实中的哲学体验[N];中国图书商报;2001年
6 本报记者 常丽君;把虚的当实的用[N];科技日报;2010年
7 记者 宋京平;虚拟现实仿真技术为结构工程助力 《结构工程虚拟现实可视化仿真方法及其应用》获奖[N];中国建设报;2011年
8 记者 许忠通讯员 卢林潭;吐哈油田虚拟现实中心通过验收正式投用[N];中国石油报;2007年
9 本报记者 王子筠;中视典软件开发重磅再出击[N];中国现代企业报;2009年
10 刘红军;作战模拟:在虚拟现实中展开[N];解放军报;2007年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 艾远高;基于虚拟现实的水电机组状态监测分析方法研究[D];华中科技大学;2012年
2 罗元;城市道路交通流智能化模拟虚拟现实系统研究[D];清华大学;2012年
3 柴功博;半虚拟现实座舱手部定位技术研究[D];南京航空航天大学;2012年
4 汤勇;增强半虚拟现实飞机座舱关键技术研究[D];南京航空航天大学;2012年
5 胡铂;虚拟现实中体力作业的生理工效学评价方法实现与验证[D];清华大学;2011年
6 刘洪利;嫦娥1号卫星激光高度计(LAM)数据的全月球虚拟现实构建[D];中国地质大学(北京);2012年
7 周来;面向虚拟现实飞行模拟训练的视觉手交互技术研究[D];南京航空航天大学;2012年
8 王菲;基于虚拟现实的自走式农业机械试验方法研究[D];中国农业大学;2014年
9 李刚俊;基于虚拟现实的冗余度机器人运动规划及仿真研究[D];西南交通大学;2001年
10 许妙忠;虚拟现实中三维地形建模和可视化技术及算法研究[D];武汉大学;2003年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 姚远;基于OGRE的SCVR系统的设计与实现[D];北京交通大学;2010年
2 罗为君;基于XNA的虚拟现实三维引擎设计与实现[D];湖南大学;2010年
3 韩晓明;装甲车虚拟现实驾驶训练系统技术的研究[D];兰州理工大学;2011年
4 田颖辉;基于虚拟现实的集装箱码头布局规划仿真系统研究[D];武汉理工大学;2005年
5 唐召东;计算机虚拟通信实验系统—频带传输实验系统的设计与实现[D];天津师范大学;2004年
6 孙长勇;虚拟现实中三维建模技术方法的分析与研究[D];解放军信息工程大学;2004年
7 鲁强;VR技术在基于WEB的网络管理中的研究与应用[D];华北电力大学(河北);2004年
8 刘建威;基于图像的虚拟现实漫游技术研究[D];西安理工大学;2003年
9 路海涛;基于虚拟现实的低照度动态视觉功效测试系统研究[D];北京理工大学;2010年
10 张辉;基于图像的虚拟现实技术研究[D];西安理工大学;2002年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026