基于感知理論的增強現(xiàn)實感知繪制.pdf

1、增強現(xiàn)實技術是通過計算機技術，將虛擬的信息呈現(xiàn)到現(xiàn)實世界中，使得虛擬的物體和真實的環(huán)境實時地疊加到同一個畫面或空間中。增強現(xiàn)實提供了在一般情況下，不同于人類可以感知的信息。這種信息一般是三維的虛擬物體。所以，在增強現(xiàn)實的應用中，虛擬物體的準確注冊和正確繪制一直是增強現(xiàn)實領域中的核心問題。而針對這個核心問題，以往一般都是通過保證三大一致性來實現(xiàn)的，即相機一致性、幾何一致性和光照一致性。這三大一致性覆蓋了增強現(xiàn)實中虛實融合的方方面面。但是這

2、三大一致性的保證卻并不容易，尤其是其中的光照一致性。
　　 由于相機一致性在日前的研究領域中已經(jīng)得到了比較好的解決，并且也有相應的開源工具提供給我們使用，如PTAMM和ACTS，因此我們在相機一致性上基本使用的是原有的工具。
　　 本文的貢獻主要是如何保證幾何一致性和光照一致性。
　　 1.幾何一致性:幾何一致性主要面對的是虛擬物體的“準確注冊、高效創(chuàng)作”這一問題。為此，本文將開發(fā)具有空間一致性的集成式三維用戶創(chuàng)

3、作工具來解決該問題。首先提取自然特征，建立具有二維及三維信息的相對參照空間，然后識別已知尺度的標志物，把相對參照空間轉化為具有空間一致性的絕對參照空間。通過與商用三維數(shù)字內(nèi)容創(chuàng)作工具的集成，實現(xiàn)高效的虛擬物體的構建與注冊。同時，該創(chuàng)作工具還可以設置感知繪制中的多重參數(shù)，為之后的感知繪制提供非常重要的輔助作用。
　　 2.光照一致性:光照一致性是增強現(xiàn)實中影響虛擬物體繪制真實性的一個重要因素。當現(xiàn)實光照過于復雜，導致光照的自動提取

4、無法實現(xiàn)時，本文通過感知繪制的方式來解決光照一致性的問題。通過對人類心理感知理論的研究，本文總結出了虛擬物體與真實物體之間影響觀察者感知的三大相互作用。即遮擋暗示、光影作用和相互運動。通過表現(xiàn)這三大相互作用，我們實現(xiàn)了讓觀察者在認知上認同的感知繪制方式。同時，本文巧妙地提出了Ghost Object這一概念，構建了虛擬世界與真實世界的橋梁。通過Ghost Object的引入，然后使用GPU的多遍繪制流程，很好地實現(xiàn)了虛實融合的繪制效果。