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基于视图变形的虚拟现实系统的研究与设计

作　者: 高鹏
导　师: 魏东
学　校: 沈阳工业大学
专　业: 计算机应用技术
关键词: 全景图视图变形基于图像的绘制视图合成
分类号: TP391.41
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
下　载: 24次
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内容摘要

基于图像的绘制(Image-based Rendering)用图像来构建虚拟场景,很好的解决了虚拟漫游的实时绘制问题。近几年基于图像绘制的全景图技术发展迅速,在网络地图和网络虚拟现实系统中都得到应用。论文围绕全景图的构建、单视点全景图的浏览和多视点全景图的浏览进行展开。首先对全景图的投影模型进行比较,最终选择柱面全景图作为研究对象,然后对柱面全景图的拍摄方式进行了讨论。在图像配准阶段,研究了SIFT算法在图像配准上的应用,实现了一个基于SIFT的自动图像配准算法,能够在不需要人工参与的情况下对图像进行配准;在图像融合阶段,由于配准的误差和拍摄图片的环境不同,拼接出的全景图会有接缝和曝光差异问题,文中使用多分辨率样条技术和曝光融合技术来解决接缝和曝光问题,最终拼接出柱面全景图。然后分析了单视点全景图和多视点全景图浏览的技术,其中对单视点全景图浏览的原理和实现技术进行研究,其中在单视点全景图浏览中使用图像插值来解决放大、缩小图像问题。在多视点浏览中,目前视点之间的过渡都是用对图像进行模糊来实现的,论文通过对视图变形技术和Huang算法的分析,提出了基于FFT的视图变形算法,生成中间图像解决了视点之间过渡的问题。最后,设计了一个基于全景图的虚拟现实系统。其中研究了系统的组成结构,用视点空间和空间链来进行整个场景的构建,分析了基于柱面全景图的虚拟现实系统的浏览方式,然后通过使用图像压缩和部分加载图像的算法解决了基于图像的虚拟现实系统中大量图片数据的管理问题。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-9
第一章绪论  9-13
  1.1 课题研究背景  9-10
    1.1.1 基于几何的绘制  9-10
    1.1.2 基于图像的绘制  10
  1.2 国内外研究现状  10-11
  1.3 本文主要内容  11-13
第二章基于图像的虚拟场景构建  13-28
  2.1 全景图  13-15
    2.1.1 全景图定义  13-14
    2.1.2 选择投影模型  14-15
  2.2 图像获取方式  15-16
  2.3 基于SIFT 的图像配准  16-22
    2.3.1 特征匹配  17-18
    2.3.2 图像配准  18-21
    2.3.3 光束法平差(Bundle Adjustment)  21-22
  2.4 图像融合  22-27
    2.4.1 像素选择  22-24
    2.4.2 融合  24-27
  2.5 本章小结  27-28
第三章单视点浏览  28-35
  3.1 数学原理  28-29
  3.2 旋转与缩放操作  29-33
    3.2.1 数学原理  30
    3.2.2 缩放插值技术  30-33
  3.3 单视点全景图浏览算法流程  33
  3.4 本章小结  33-35
第四章多视点浏览  35-47
  4.1 视图变形  35-39
    4.1.1 平行视图变形  36-37
    4.1.2 非平行视图的变形  37-39
  4.2 差异变形(Disparity Morphing)  39-41
  4.3 基于FFT 的视图变形算法  41-45
    4.3.1 视图对齐  41-43
    4.3.2 视图合成  43-45
  4.4 本章小结  45-47
第五章基于IBR 的虚拟现实系统设计  47-53
  5.1 虚拟场景构建与漫游  47-50
    5.1.1 空间链  47-48
    5.1.2 漫游  48-50
  5.2 图像数据压缩  50-51
  5.3 系统结构图  51-52
  5.4 本章小结  52-53
第六章结论  53-54
参考文献  54-57
在学研究成果  57-58
致谢  58

基于视图变形的虚拟现实系统的研究与设计

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