增強現(xiàn)實中場景無縫融合技術(shù)的研究.pdf

1、隨著快速發(fā)展的計算機圖形學(xué)技術(shù)、計算機仿真技術(shù)、圖像處理技術(shù)、人工智能技術(shù)等，增強現(xiàn)實逐漸成為近幾年來的研究熱點。增強現(xiàn)實技術(shù)將真實世界與虛擬對象無縫的融合起來，融合的虛擬對象所產(chǎn)生的視覺效果與原始場景相同，使用戶的視覺感受得到了加強，用戶可以在感官上確信由計算機生成的虛擬環(huán)境就是現(xiàn)實環(huán)境，從而獲得完全的沉浸感。這項技術(shù)與現(xiàn)實世界有著非常緊密的聯(lián)系，因此在國民生活中的醫(yī)學(xué)領(lǐng)域、旅游業(yè)、電影制作、室內(nèi)設(shè)計、軍事訓(xùn)練、機械維護及修理等多個領(lǐng)

2、域中都有著廣泛的應(yīng)用價值。
　　 近年來對增強現(xiàn)實技術(shù)的研究不斷深入，這使得對增強現(xiàn)實技術(shù)中的無縫虛實融合的研究日益成為研究熱點。場景的無縫融合技術(shù)是增強現(xiàn)實應(yīng)用的核心技術(shù)之一，它致力于在不進入真實場景的前提下將物體無縫地添加到真實場景中，用戶可以直觀的感知真實世界與虛擬對象的融合，這些形象化的融合信息可以幫助用戶在腦海中進行想象與分析，借助于人的形象思維能力使用戶達到沉浸感。本文圍繞著實現(xiàn)真實環(huán)境與虛擬對象的無縫合成的目標(biāo)，基

3、于以下兩個方面進行研究與探討，
　　 (1)對于較為簡單的無遮擋情況下的虛擬對象插入，可將場景圖像與虛擬對象的二維圖像進行無縫合成，使真實場景與虛擬對象的光照效果保持一致，從而使得合成后的場景圖像足夠真實。本文實現(xiàn)了泊松圖像編輯算法，并針對泊松圖像編輯算法的缺陷提出了一種新的圖像無縫合成算法。
　　 (2)上一種實現(xiàn)場景融合的方法適用于原始場景中不存在遮擋虛擬對象的物體的情況，如果場景中原始存在的物體遮擋了虛擬對象的一部

4、分，則需要根據(jù)場景圖像恢復(fù)場景的原始三維結(jié)構(gòu)，并在場景中插入虛擬對象的三維模型，實現(xiàn)幾何一致性、光照一致性，本文提出了一種基于場景幾何特性的單視圖建模技術(shù)，充分利用用戶提供的信息，首先估算出場景的影滅點，確定相機內(nèi)參數(shù)矩陣;然后，利用場景中的幾何約束關(guān)系求得場景特征點的坐標(biāo);最后，從圖像中提取紋理并糾正透視變形，基于OpenGL(Open Graphics Library)繪制出原始的場景結(jié)構(gòu)，并將糾正后的紋理映射到場景結(jié)構(gòu)的各個面上，