学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

基于图象的实时漫游技术研究

作　者: 张严辞
导　师: 吴恩华
学　校: 中国科学院研究生院（软件研究所）
专　业: 计算机应用技术
关键词: 实时漫游 基于图象的建模和绘制技术 基于点的绘制技术 采样密度 纹理重建 可见性判断
分类号: TP391.41
类　型: 博士论文
年　份: 2003年
下　载: 333次
引　用: 2次
阅　读: 论文下载
 

内容摘要


在具有高度真实感的复杂虚拟环境中进行实时漫游一直是图形界的研究热点，其问题的关键之一在于如何有效地表达一个场景，并利用这种表达研究高质量的实时绘制算法。随着场景复杂度的不断提高，基于多边形的传统图形学已经很难实现一个复杂的“真实”虚拟环境的实时绘制。近年来新兴的基于图象的绘制技术和基于点的绘制技术采用新的绘制基元，取得了一些非常好的结果。本文试图在传统图形学以及现代发展技术之间寻求最佳的虚拟环境表达方式，并利用该方式实现“真实“虚拟环境的实时生成。 本文提出一种从庞大参考图象数据中获取虚拟场景表达方式的方法。本文算法从一系列包含深度信息的参考图象出发，在场景三维模型未知的情况下，自动建立一个对复杂场景的点和多边形混合的表达方式，并在该表达方式下，实现对复杂场景的用户视点和视线方向不受限制的实时漫游。 本文算法主要包含如下工作： ● 本文提出了一种从庞大参考图象数据中获取虚拟场景表达方式的方法。该方法通过像素分类以及OBB技术将整个庞杂的输入数据重新组织为虚拟环境的有效表示； ● 本文提出了一个点面混合的复杂场景表达方式，即以多边形的方式表达场景中大的平面物体，而以点的方式表达场景中形状复杂的物体。该表示充分利用传统图形学和现代图形学的新技术，以获取高效的虚拟场景表达方式； ● 本文提出了一个基于Jacobi矩阵的采样密度比较算法，以删除参考图象间存在的大量冗余象素； ● 本文提出了一个平面纹理提取方法。为弥补参考图象对场景表达不完备问题，本文给出了重建平面的空洞分析和预填补算法，在预处理阶段即对漫游时可能出现的空洞进行分析和高质量的填补； ● 本文提出了一个针对基于点表达的物体的局部重建和重采样算法。通过该算法可以在物体表面上生成一系列尽量均匀分布的点，并在此基础上使用OBB树和法向量聚类的方式对重采样点进行有效的组织。通过这种组织方中国科学院软件研究所博士论文基于图象的实时漫游技术研究 式，在漫游阶段可以采用一些有效措施来提高绘制效率，如基于聚类的Splat 大小计算，选择合适的细节层次进行绘制等等;.在点面混合表达的基础上，充分利用传统图形学和现代图形学的发展，本 文实现了一个对复杂虚拟环境的用户视点和视线方向不受任何限制的实时 漫游系统。

全文目录


摘要  4-8
目录  8-12
第一章 引言  12-28
  1.1 研究目的  13-14
  1.2 国内外研究现状  14-23
    1.2.1 基于图象的绘制技术  14-19
    1.2.2 基于点的绘制技术  19-23
  1.3 本文的工作  23-28
    1.3.1 本文面临的主要困难  24-25
    1.3.2 算法概要  25-28
第二章 提取有效象素  28-54
  2.1 象素分类  29-34
    2.1.1 边缘检测  29-30
    2.1.2 平面拟合  30-31
    2.1.3 象素分类结果的调整  31-34
  2.2 重建平面合并  34-41
    2.2.1 合并重建平面的判据  35-37
    2.2.2 重建平面合并算法  37-38
    2.2.3 象素分类结果的进一步调整  38-41
  2.3 冗余象素去除  41-51
    2.3.1 Jacobi矩阵  42-44
    2.3.2 平面象素采样密度的比较  44-46
    2.3.3 非平面象素采样密度的比较  46-51
  2.4 本章小节  51-54
第三章 提取纹理  54-72
  3.1 纹理提取  55-64
    3.1.1 Oriented Bounding Box和OBB树  55-57
    3.1.2 纹理坐标系的建立  57-58
    3.1.3 纹理分辨率的决定  58-60
    3.1.4 提取纹理  60-64
  3.2 纹理空洞预填补  64-70
    3.2.1 关于空洞的分析  65-67
    3.2.2 空洞的预填补  67-70
  3.3 重建平面的多边形表达  70-71
    3.3.1 边界跟踪  70
    3.3.2 顶点提取  70-71
  3.4 本章小节  71-72
第四章 非平面象素处理  72-88
  4.1 基于点的物体  73-74
  4.2 局部重建  74-78
    4.2.1 接缝问题  75-77
    4.2.2 判断相邻的非平面象素是否具有连接关系的问题  77-78
  4.3 重采样  78-81
    4.3.1 重采样方式  78-79
    4.3.2 确定重采样密度  79-80
    4.3.3 反走样  80-81
    4.3.4 多分辨率的建立  81
  4.4 重采样点的聚类  81-86
    4.4.1 按空间坐标聚类  82-84
    4.4.2 按法向量聚类  84-86
  4.5 本章小节  86-88
第五章 绘制  88-104
  5.1 可见性判断  89-93
    5.1.1 视域裁减  89-90
    5.1.2 背向点剔除  90
    5.1.3 遮挡测试  90-93
  5.2 基于点的绘制  93-94
    5.2.1 Jacobi矩阵的计算  93-94
    5.2.2 选择合适的分辨率  94
  5.3 提高绘制效率与反走样  94-99
    5.3.1 Splat的模拟  94-95
    5.3.2 反走样  95-96
    5.3.3 利用帧与帧之间的相关性  96-97
    5.3.4 OpenGL的使用  97-99
  5.4 绘制中出现的一些问题  99-101
    5.4.1 基于点表达物体上的空洞  99-100
    5.4.2 基于点表达物体和基于多边形表达物体交界处的空洞  100-101
    5.4.3 纹理的问题  101
  5.5 本章小节  101-104
第六章 试验数据  104-114
  6.1 预处理阶段的试验数据  104-106
  6.2 漫游阶段的试验数据  106-114
    6.2.1 关于可见性判断的对比测试  106-108
    6.2.2 关于反走样的对比测试  108-109
    6.2.3 关于输出图象分辨率的对比测试  109-111
    6.2.4 关于OpenGL绘制本身的对比测试  111-114
第七章 结论和展望  114-118
  7.1 本文工作总结  114-115
  7.2 未来工作展望  115-118
参考文献  118-126
作者在攻读博士学位期间完成的论文  126-127
致谢  127

相似论文

  1. 虚拟现实若干关键技术在虚拟校园中的研究与应用,TP391.9
  2. 三维电子沙盘系统的研究与实现,TP311.52
  3. 虚拟校园实时漫游系统的研究与实现,TP391.9
  4. 虚拟加工过程仿真的研究与分析,TG659
  5. 基于Vega的广州清代六脉渠虚拟仿真系统的研究,TP391.9
  6. 大规模三维地形绘制与实时漫游技术研究与实现,TP391.41
  7. 虚拟驾驶模型与环境自适应技术的研究,TP391.9
  8. 基于文物的表面纹理重建技术研究,TP391.41
  9. 大场景模型数据算法应用研究,TP301.6
  10. 江河流域虚拟视景可视化技术的研究与应用,TP391.41
  11. 三维GIS中虚拟漫游路径的优化研究,P208
  12. 三维道路景观的建模和实时漫游的实现,U412.3
  13. 基于VRML的大场景三维地形漫游系统的设计与实现,P208
  14. 基于虚拟实景动态漫游系统的设计,TP391.9
  15. 基于VEGA平台的虚拟现实技术的研究,TP391.9
  16. 基于点的绘制技术的研究与应用,TP391.41
  17. 基于桌面系统的虚拟校园研究与实现,TP393.18
  18. 高等级公路三维实时仿真与实时数据查询技术研究,U412.366
  19. 大规模地形网格简化算法研究,O241
  20. 桥梁视景仿真技术研究,U442.5
  21. 道路立交三维视景仿真技术研究,U412.352

中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 计算技术、计算机技术 > 计算机的应用 > 信息处理（信息加工） > 模式识别与装置 > 图像识别及其装置
© 2012 www.xueweilunwen.com