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《华中师范大学》 2002年
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基于图像绘制的虚拟校园漫游系统的研究

王邯  
【摘要】: 数字校园是在传统校园的基础上,利用先进的信息化手段和工具,将现实校园中的各项资源数字化,形成的一个数字空间。其中的虚拟校园漫游系统,则是在计算机环境中,利用虚拟现实技术再现校园的景观,来访者足不出产就可以进入到虚拟的校园之中访问漫游,尽情领略校园的文化风情。 虚拟现实技术,是用现代计算机技术创建的一个酷似客观环境又超越客观时空、既能沉浸又能驾驭的和谐人机环境。传统虚拟现实技术是基于计算机图形学的理论来建模,随着虚拟现实技术的发展,对用户的沉浸感和三维图形的视觉真实感要求越来越高,在复杂真实场景的建模表达与绘制速度和真实感上,传统计算机图形学逐渐显出其局限。 基于图像的绘制是近来兴起的一种新的虚拟现实实现方法,它以计算机视觉和图像处理等学科的理论和方法为基础,试图利用真实的图像来代替传统的几何建模,同时又用图像空间的变换操作来代替传统的绘制过程。由于基于图像的绘制技术在构造真实感场景和绘制速度上,与传统计算机图形学相比较有很大的独特优势,近年来逐渐成为图形学发展的一个热点,尤其是在虚拟环境的构造上有着很好的应用前景。 本文围绕着“基于图像绘制的虚拟校园漫游系统”这个中心,对图像拼接、全景图生成、视图插值和视图形态变换等基于图像的绘制技术的主要方法,进行了深入讨论,以比较、分析和设计其中算法为重点逐步展开,旨在改进现有的一些主要算法,并通过实验加以了验证。 通过研究现有全景图素材拼接中,各主要图像匹配对准算法的运算量和缺陷之后,本文设计了一个改进的图像拼接算法,通过理论分析与实践验证,该算法有如下优点: (1) 能有效地消除彩色图像素材中光照条件与色差的影响,避免基于像素比较法中因色差产生的误匹配; (2) 有较小的运算量,约为O(n~5)~O(n~4),而且运算量尺度较小; (3) 有很好的适应性,在大多数情况下均能较好地避免误匹配。 f\硕士学位论文 \W A4ASTER’S ThESIS 在分析视图插值方法的运算中,根据计算机视觉理论建立的虚拟照相机 模型,运用现行的立体视觉匹配方法,本文分别推导出了沿笔直和弯曲道路 行走时所采样的图像,在己知立体匹配点的情况下,匹配点的深度计算和中 间视图的近似插值计算方法,并由此反推出各自的大致采样间隔距离。该方 法有如下特点: *)可以大量减少沿道路行走时,全景图方法所需的图像采样数量,并 且能够保证漫游中各视点的平滑连接。 c)只需要前后视点,加上预匹配得到的图中对象的深度,就可以生成 中间视图,中间视图生成快。 经过比较现有主流虚拟漫游系统的实施方法,本文选择利用圆柱全景图, 加上中间采样图像序列来构建虚拟漫游系统,并介绍了本文的基于圆柱全景 图的虚拟校园漫游系统模型、功能模块及有关实现技术。 最后,分析了本文漫游系统模型和采用的相关技术的缺陷,并提出了更进 一步的研究目标。
【学位授予单位】:华中师范大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2002
【分类号】:TP391.9

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