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《南京理工大学》 2004年
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基于图象的虚拟环境生成关键技术研究

王建宇  
【摘要】:虚拟环境(Virtual Environment)是由计算机生成的,通过视、听、触觉等作用于用户,使之产生身临其境的感觉的交互式视境仿真环境,是虚拟现实技术最重要的研究领域之一。早期的虚拟环境生成技术主要以几何建模为主,存在虚拟场景建模效率低、无法真实地重现自然界各类实体的复杂特性、计算量大、实时性差等问题。鉴于近年来国际上VR领域一些专家提出的基于图象的绘制(即IBR)技术,以真实的实际场景图象为基础构建虚拟环境可有效解决传统VR技术存在的问题。基于图象的环境生成技术不依赖于几何模型,而是利用一组事先获得的图象,对其编码,并通过适当整合,生成位于不同视点的新视图,来实现虚拟环境的完全漫游,可反映其客观的真实性,故研究具有重要的理论意义和应用价值。 本文以虚拟战场环境为应用背景,研究基于图象的虚拟环境生成的关键技术,用于指导战场环境的实现。完成的主要成果有: (1) 分析了虚拟战场环境生成技术的发展过程和实现方法,提出了基于图象的虚拟战场环境的基本构成和需要解决的关键问题,并设计了基本框架。 (2) 研究了常用的相机标定原理。分析了一种基于平移的主动视觉的摄像机标定算法,设计了一种非线性寻优的方法。同时提出了一种根据极点坐标来求解相机内参数矩阵的线性求解的算法,探讨了它在三维重建方面的应用。 (3) 探讨了重叠图象的全景图的拼接技术,分析了常用算法的优缺点。针对上述算法中对拼接图象中存在误匹配的情况,提出了一种利用色差求取特征块,再结合特征线段的自动匹配算法。实现了一种对多视点图象的拼接方法,对优化准则进行了改进,提高了算法的速度。提出了根据MPEG视频文件进行拼接的思路,并实现了相关的MPEG视频图象提取和拼接工作。 (4) 研究了图象和视图变形的基本理论和常用算法。构建了一种基于不等距的可变性插值算法生成控制点网格的图象变形方法。研究了Seitz和Dyer提出的视图变形和与视点对应的视图插值方法,对图象和视图变形的实验结果进行了详细分析。 (5) 从颜色相关性和视觉心理学结合LOD技术对组织调度进行了研究。重点研究了利用中心距和颜色直方图对图象的检索排序方法,采用二叉树的颜色分类方法,有效地减少了颜色数并能保持良好的视觉效果。从视觉生理和心理学角度分析了视觉特征在图象组织中的作用,结合距离、聚焦区域和亮度特 摘要 博士学位论文 征构建了一种LOD组织模型,用于视图的组织,为漫游技术实现提供了良好的 技术基础。 (6)提出了一个基于图象系统的漫游实现框架,设计了系统体系结构、功 能结构及漫游调度策略等。采用LOD分区和分层原理构建了两种漫游结构:网 格平面漫游和分层深度漫游。实现时采用缓冲区技术解决实时性等问题,通过 建立各子图的链表结构和调度数据结构实现大范围场景的漫游。
【学位授予单位】:南京理工大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2004
【分类号】:TP391.9

【引证文献】
中国重要会议论文全文数据库 前1条
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中国博士学位论文全文数据库 前1条
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中国硕士学位论文全文数据库 前2条
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【参考文献】
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【共引文献】
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中国博士学位论文全文数据库 前10条
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中国硕士学位论文全文数据库 前10条
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【同被引文献】
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【二级引证文献】
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 蔡晓磊;虚拟水电站供水系统的研究与应用[D];河北工程大学;2010年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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中国重要会议论文全文数据库 前10条
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中国博士学位论文全文数据库 前10条
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中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 刘小鹏;基于光照图像的实体几何建模方法研究[D];汕头大学;2002年
2 申晓彦;轴对称构件几何尺寸的图像测量[D];中北大学;2010年
3 王富治;高精度视觉测量系统研究[D];电子科技大学;2005年
4 陈乐;基于角点的实体重构及数值流形网格自动生成方法研究[D];广东工业大学;2005年
5 杨留君;基于计算机视觉的钢轨磨耗测量系统的研究与实现[D];北京交通大学;2007年
6 计野;无人机遥感图像内部畸变校正算法及应用研究[D];电子科技大学;2010年
7 管海燕;基于序列影像的工业钣金件三维检测系统的误差分析[D];武汉大学;2005年
8 张浩;基于单目视觉的增强现实技术研究[D];华中科技大学;2005年
9 柴华;固态图像传感器的快门特性及其应用研究[D];长春理工大学;2009年
10 吴婷;基于双目手眼视觉的位姿测量方法的研究[D];合肥工业大学;2005年
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