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基于图像的虚拟场景的研究与实现

王晓燕  
【摘要】:基于图像的虚拟现实技术是目前虚拟现实研究领域的一个热点,与基于计算机图形学的三维几何模型建模的方法实现的虚拟现实系统相比,该技术无需烦琐费时的建模过程,生成图像的质量及场景的绘制时间与场景的复杂度无关。全景图拼接技术是一种基于图像绘制生成真实感图形的虚拟现实技术,不需要明确的几何表示就能提供令人信服的效果。 论文针对在模拟维修系统中如何提高模拟场景的真实感,研究了基于图像绘制技术、图像变形与视图变形技术、图像拼接技术、全景图生成技术。比较了基于几何建模和基于图像绘制这两种虚拟现实技术,分析了基于图像绘制技术在虚拟场景构造中的特点和优势。设计了模拟维修系统中的虚拟场景总体模型,建立了虚拟场景中虚拟对象与视点之间的时空关系模型。该模型为一个网状的可灵活操作的四维虚拟场景模型,这个模型有机地组合了各种虚拟对象,实验表明可形成一个具有类似真实世界特性并能进行浏览的虚拟场景。在具体使用场景球面模型实现图像投影、匹配、拼接的过程中,对现有的图像拼接技术进行了探讨,分析了各类图像拼接算法的优缺点,通过将彩色图像直接变为灰度轮廓图,过滤掉色差干扰,抽样后粗略匹配和精确匹配来完成两幅图像间的拼合。分别研究了普通相机和鱼眼镜头拍摄场景的方法,根据已有的研究成果和实际问题的特点,选择了普通相机拍摄方法进行了球面全景图正反投影,生成全景图像。实现了虚拟场景的生成。


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