基于多视点的虚拟环境生成技术研究

论文摘要

虚拟环境也可以称之为虚拟空间（Image-Based Space）,是虚拟现实的基础。本文是以照相机多视点拍摄的实景图像为基本数据而形成的虚拟环境。与传统的基于几何模型构造的虚拟环境相比,通过实景拍摄所建立起来的虚拟空间具有场景构造方便、逼真,绘制速度快等优点。在数据采集的最初就强调视点空间的概念,并且提出了一个基于“虚实”的环境生成系统模型,此模型增强了所生成环境的临场感。但是由于使用图像作为基本数据基础,所以虚拟空间的自由度受到很大限制。如何在虚拟环境中自由漫游,是虚拟环境研究的关键。围绕以上问题,本文所做主要工作如下;1.提出一套较完备的建立基于多视点虚拟环境的技术方法,并对虚拟环境的特性、构造及建立过程进行了详细的研究。2.优化了虚拟现实生成系统模型,将虚实结合的方法引入到虚拟环境生成技术中,将虚拟环境的生成过程看作两大模块,使虚拟现实的生成系统模型更加直观化,虚拟环境的构造过程更加具体化。3.将空间链的概念引入到虚拟环境构造过程,并采用一种基于特征线段的图像拼接算法,这种算法能够实现视点间的过渡,既不需要图像的深度信息,又能同时插值图像的形状和纹理。4.对现有的一些图像整合算法加以改进,得到了针对360°柱面全景图的生成算法。该算法包括柱面正投影算法、图像变形算法、无缝拼接算法及柱面反投影算法。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 课题来源及背景
• 1.2 虚拟现实技术概论
• 1.2.1 虚拟现实技术的研究现状
• 1.2.2 虚拟现实的定义
• 1.2.3 虚拟现实的特征
• 1.2.4 虚拟现实的分类
• 1.3 本文研究内容及创新点
• 第二章 基于"虚实"的环境生成系统模型
• 2.1 虚拟现实系统的基本构成
• 2.2 "虚实"概念的提出
• 2.3 虚实结合的虚拟环境生成构建模型
• 2.3.1 基于"虚实"的相关概念
• 2.3.2 虚拟环境构建模型
• 2.4 虚拟环境生成流程
• 2.5 本章小结
• 第三章 基于多视点的虚拟现实场景图像采集及绘制
• 3.1 基于多视点的图像采集技术
• 3.1.1 照相机旋转拍摄
• 3.1.2 照相机平移拍摄
• 3.1.3 图像采集过程中应注意的问题
• 3.2 虚拟现实场景绘制方法
• 3.2.1 基于几何的绘制方法
• 3.2.2 基于图像的绘制和建模方法
• 3.2.3 基于图像的IBR技术
• 3.3 多视点虚拟实景空间
• 3.3.1 多视点虚拟实景空间的构成
• 3.3.2 基本实景数据
• 3.3.3 视点空间
• 3.4 本章小结
• 第四章 虚拟现实场景图像的生成
• 4.1 全景图图像投影技术
• 4.1.1 全景图投影模型的种类
• 4.1.2 柱面正投影算法
• 4.1.3 空间链和中间图像
• 4.2 图像变形技术
• 4.2.1 图形变形原理
• 4.2.2 图像变形原理
• 4.2.3 一种图像变形算法
• 4.3 图像的无缝拼接
• 4.3.1 无缝拼接的种类
• 4.3.2 一种基于特征线段的拼接算法
• 4.3.3 基于Java语言的拼接算法的实现
• 4.4 柱面反投影算法
• 4.5 本章小结
• 第五章 总结与展望
• 5.1 论文工作总结
• 5.1.1 论文主要工作
• 5.1.2 论文主要贡献
• 5.2 研究工作展望
• 参考文献
• 作者简历 攻读硕士学位期间完成的主要工作
• 致谢