基于图像的虚拟实景空间构建及应用

论文摘要

传统的基于几何模型所构造的虚拟世界,需要分别采集场景中的物体信息,并进行三维建模。场景的内容越丰富,建模所需要的周期也越长,场景渲染速度也就越低。因此,通过几何造型的方法难以做到瞬时场景重现。而新兴的基于图像构建虚拟实景空间的方法则不需要复杂的三维模型。简单的立方体模型、柱面模型或者球面模型辅以全景图像纹理,就可以瞬间构建出具有照片级真实感的三维场景。相对于传统的图形构建方法,基于图像的构建方法具有重建速度快、真实度高、场景内容丰富等优点。在构建的任意复杂的场景中都可以进行实时漫游。本文以基于图像的虚拟实景空间构建及应用为目标,完成了以下几个方面的工作:(1)开发了基于虚拟实景的漫游平台。在研究全景图像生成、虚拟实景空间构建方法的基础上,结合视频流压缩技术以及自动生成二维地图的方法,构建自由漫游平台,实现了基于实景空间的实时漫游。(2)提出了一种基于互补信息的空洞修补方法。针对全景采集设备在采集场景信息时存在空洞的问题,在分析空洞的特点之后,提出通过两幅图像之间的互补信息以及球面纹理坐标替换的方法,实现在球面模型上完成空洞处纹理的修补。(3)将虚拟实景空间应用到交通信息采集及犯罪现场三维重建中。通过将虚拟实景空间平台与双目视觉测量技术相结合,将虚拟实景空间应用到交通信息采集以及犯罪现场三维重建中。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 致谢
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 研究背景和国内外研究现状
• 1.2.1 虚拟实景空间
• 1.2.2 数字图像修复技术
• 1.3 本章小结及论文内容安排
• 第二章 基于图像的虚拟实景空间构建
• 2.1 全景图像的生成
• 2.1.1 柱面全景图像生成方法
• 2.1.2 基于 Alpha 融合的球面全景图像生成
• 2.2 基于视频压缩的虚拟实景空间构建
• 2.2.1 PGR 文件流数据格式
• 2.2.2 全景图像序列压缩
• 2.3 基于图像的虚拟实景空间的漫游
• 2.3.1 视频序列片段的重新组合
• 2.3.2 视频图像序列与二维地图的配准
• 2.4 本章小结
• 第三章 虚拟实景空间中的空洞修补方法研究
• 3.1 空洞的形成机理
• 3.2 球面纹理图像互补信息修复
• 3.2.1 图像间的互补信息
• 3.2.2 缺失纹理面片定位
• 3.2.3 纹理坐标替换
• 3.2.4 交点坐标计算
• 3.2.5 图像修补效果与分析
• 3.3 本章小结
• 第四章 虚拟实景空间漫游平台的应用
• 4.1 城市交通信息采集
• 4.2 犯罪现场重建
• 4.3 本章小节
• 第五章 系统实现与运行
• 5.1 系统实现环境
• 5.2 系统设计与实现效果
• 5.2.1 系统设计
• 5.2.2 系统实现效果
• 5.3 本章小结
• 第六章 总结与展望
• 6.1 论文总结
• 6.2 工作展望
• 参考文献
• 硕士研究生在读期间发表的论文
• 硕士研究生在读期间参加的科研工作
• 硕士研究生在读期间获得的荣誉