基于球体图像的变换方程

视点变换就是在虚拟现实技术中求视点移动后原始图像变换生成的新视图。以前给出的用于全景图像的变换公式都是基于平面或柱面全景图像。论文给出了球体针孔摄像机模型在warping方程中生成新视图的公式,以及具体推导过程。     

VR环境图像生成中几项关键技术研究

文中讨论了基于图像的ＶＲ环境图像生成中,未标定旋转图像序列的插补、整合及全景图的生成３项关键技术问题,并给出插补、整合及全景图生成方法。所给方法有以下优点：插补和整合图像是源图像对应的摄像机在新视点下的视图,这保证了插补和整合图像的真实性,控制参数α变化,可得到所需视点方向的插补与整合图像,即可以控制视点方向,在此基础上开发的切点累积全景图生成技术克服了传统方法中技术缺陷。实用性强;此外,所给方法     

基于视差估计的视图生成

虚拟视图生成是实现多视点交互式立体显示的关键技术,即在观察改变观看位置后,可以通过系统生成的虚拟视点获得环视的效果。为达到上述目的,提出一种视差估计的视图生成算法,利用立体视觉和图像插值技术,生成虚拟视点图像。为了提高生成视图的质量,在视差估计过程中采用了关于区域的匹配方法,并对不可靠视差点进行更新。最后设计了一种非线性图像插值的视图生成方法。实验结果表明,利用视图生成方法可以获得较高质量的虚拟视图。     

基于图像重投影的视图合成

针对摄像机绕光心旋转的情形,讨论了在这种特殊情形下单应矩阵具有的性质。然后根据这些性质结合三维图像变换技术给出了一种摄像机绕光心旋转时新视图的合成方法。该方法首先利用单应矩阵的性质生成目标图像的一部分,并采用逆向映射的方法以避免产生空洞;接着利用三维图像变换生成目标图像的剩余部分;最后对由三维图像变换生成的部分进行空洞填补。实验结果表明,该方法能够生成质量较好的新视图。     

基于GPU的球面深度图实时绘制

提出了一种GPU加速的实时基于图像的绘制算法.该算法利用极坐标系生成对物体全方位均匀采样的球面深度图像;然后根据推导的两个预变换公式将单幅球面深度图像预变换到物体包围球的一个与视点相关的切平面上,以生成中间图像;再利用纹理映射生成最终目标图像.利用现代图形硬件的可编程性和并行性,将预变换移植到Vertex Shader来加快绘制速度;利用硬件的光栅化功能来完成图像的插值,以得到连续无洞的结果图像.此外,还在Pixel Shader上进行逐像素的光照以及环境映射的计算,生成高质量的光照效果.最终,文章解决了算法的视点受限问题,并设计了一种动态LOD(Level of Details)算法,实现了一个实时漫游系统,保持了物体间正确的遮挡关系.     

基于柱状全景图的空间漫游视图拟合算法

本文提出了一种基于柱状全景图的空间漫游视图拟合算法。其核心是基于固定点柱状全景图之间的空间关系并通过图像拼接技术和图像混合技术生成任意视点下图像。为实现漫游行进中视图信息的合理过渡,设计了固定视点柱状全景图分割后各部分的图像映射关系。实验证明该漫游策略可以满足虚拟漫游的实时性要求,同时具有规模扩展性。     

视图Morphing技术在视图插补中的应用

图像Morphing是图像之间插补变换的一类被广泛使用的技术，这种方法是基于两幅图像之间的像素位置和颜色的内插，但对3D场景或物体，它不能保证所生成图像的直实性，即不满足透视性质，在此介绍一种图像插补变换的新方法：视图Morphing技术，它可以保证生成图像的真实性，且不需要知道图像的3D信息，这避免了图像的3D重建，因而具有极大的应用价值。一般的视图Morphing技术需要知道图像的投影矩阵，可是用目前的技术，从图像直接获得投影矩阵是很困难的。视图Morphing技术事先不需要知道图像的投影矩阵，就可以对摄像机刚体运动所获得的两幅图像进行插补运算，获得中间视点的图像。     

一种利用背景信息的虚拟视点图像后处理方法

基于深度图像的虚拟视点绘制(Depth Image Based Rendering, DIBR)在双视图像融合后存在重叠、伪影和空洞等问题,为提高融合后图像质量,提出一种利用背景信息的虚拟视点图像后处理方法.首先,在图像融合时引入深度信息解决像素重叠问题.其次,根据视点移动方向定位左、右虚拟视图伪影区域,利用互补视点的背景像素擦除伪影.最后,利用不同视点参考图像信息之间的冗余性将左、右参考视点进行融合并消除前景像素,再进行正向映射得到虚拟视点背景图像填充双视融合后剩余的空洞.与基于图像分割的虚拟视点绘制算法相比PSNR值提高了0.6357dB,实验结果表明,该算法能有效提高绘制图像质量.     

前视红外景象匹配制导基准图生成研究

提出了一种用于前视红外景象匹配制导的基准图生成方法，该方法以可见光图像为数据源，得到目标和背景的几何视图，对二者分别计算温度及辐射特征，合成后加入大气作用效果，根据不同的视点变换与探测器位置，就可得到前视红外景象匹配制导所需的多视点多尺度基准图。     

基于DIBR和图像融合的任意视点绘制

虚拟视点生成是3维视频会议等应用领域中的关键技术,为了快速高质量地进行任意视点绘制,提出了一种基于深度图像绘制(DIBR)和图像融合的新视点生成方法,该方法首先对参考图像进行预处理,包括深度图像的边缘滤波和参考图像规正,以减少目标图像中产生的较大空洞和虚假边缘;然后利用3维图像变换生成新视点图像,并用遮挡兼容算法对遮挡进行快速处理;接着再对两幅目标图像进行融合得到新视点图像;最后用插值法填充剩余的较小空洞。实验证明,该新方法能获得令人满意的绘制效果。     

Calibration-free augmented reality in perspective

This paper deals with video-based augmented reality and proposes an algorithm for augmenting a real video sequence with views of graphics objects without metric calibration of the video camera by representing the motion of the video camera in projective space. A virtual camera, by which views of graphics objects are generated, is attached to a real camera by specifying image locations of the world coordinate system of the virtual world. The virtual camera is decomposed into calibration and motion components in order to make full use of graphics tools. The projective motion of the real camera recovered from image matches has the function of transferring the virtual camera and makes the virtual camera move according to the motion of the real camera. The virtual camera also follows the change of the internal parameters of the real camera. This paper shows the theoretical and experimental results of our application of nonmetric vision to augmented reality     

船舶在波浪中运动的计算机仿真

该文叙述了将虚拟现实技术运用到船舶运动中的可行性和方法，介绍了在虚拟现实环境中整个船体的建模方法与步骤。然后根据船舶在规则波中的频域六自由度运动方程，理论计算船舶在规则波中的六自由度运动响应。在数值模拟的计算机编程中，使用了Visual C 编程语言并结合Ooen GL(Open Graphics Library)图形接口技术，开发了一套船舶运动仿真的软件系统。     

快速3维坐标变换的绘制算法

目的 基于深度图的绘制(DIBR)是一种新型的虚拟视点生成技术,在诸多方面得到了广泛的应用。然而,该技术还不能满足实时性的绘制需求。为了在保证绘制质量不下降的前提下,尽可能地提高绘制速度,提出了一种高效的3D-Warping(3维坐标变换)算法。方法 主要在以下3个方面进行了改进:1)引入了深度—视差映射表技术,避免了重复地进行视差求取操作。2)对深度平坦的像素块进行基于块的3D-Warping,减少了映射的次数。对深度非平坦像素块中的像素点采取传统的基于像素点的3D-Warping,保证了映射的准确性。3)针对两种不同的3D-Warping方式,分别提出了相应的插值算法。在水平方向上,改进的像素插值算法对紧邻插值和Splatting(散射)插值算法进行了折中,只在映射像素点与待插值像素点很近的情况下才进行紧邻插值,否则进行Splatting插值;在深度方向上,它对Z-Buffer(深度缓存)技术进行了改进,舍弃了与前景物体太远的映射像素点,而对其他映射像素点按深度值进行加权操作。结果 实验结果表明,与标准绘制方案的整像素精度相比,绘制时间平均节省了72.05%;与标准绘制方案的半像素精度相比,PSNR平均提高了0.355dB,SSIM平均提高了0.00115。结论 改进算法非常适用于水平设置相机系统的DIBR技术中的整像素精度绘制,对包含大量深度平坦区域的视频序列效果明显,不但能够提高绘制的速度,而且可以有效地改善绘制的客观质量。     

基于GPU的后置处理运动模糊算法

针对虚拟现实系统中运动模糊的真实感绘制问题,着重研究了一种基于图形处理器（GPU）后置处理的运动模糊改进算法. 该算法通过将场景渲染时前后两帧全分辨率纹理图的深度值存入深度缓存区,使用其深度信息与当前帧的映射矩阵提取物体的世界中心坐标,并获取运动的速度矢量;沿速度矢量进行采样、高斯滤波,最后引入模糊因子,并对线性化采样值进行加权融合,力求实现最真实的运动模糊效果. 实验结果表明：所提算法不仅不会影响大型虚拟现实系统的渲染流畅度,更改善了过分重影或者拖影,具有良好的实时性和真实感.     

基于参数化运动合成的运动图构建及其应用

虚拟人运动的可控性和逼真性是虚拟现实应用中追求的重要目标,为了实现对虚拟人的灵活控制,合成出逼真的运动序列,提出了基于参数化运动合成的运动图方法.运动图的结点中存储了具有明确含义的控制参数,通过改变控制参数合成不同的运动片段,可以实现对虚拟人的灵活控制;提出了一种改进的运动融合方法,运动图的边将不同运动片段进行融合,有效的避免了脚步滑动和根关节朝向抖动的产生.根据用户对交互控制和路径轨迹的不同应用需求设计实验,实验结果表明,方法不仅具有较高的控制精度,而且合成的运动序列逼真自然.     

Augmented reality-based robot teleoperation system using RGB-D imaging and attitude teaching device

Augmented reality (AR)-based programming using the demonstration method has been widely studied. However, studies on AR-based programming for remote robots are lacking because of the limitation of human–computer interaction. This paper proposes an AR-based robot teleoperation system and method using RGB-D imaging and an attitude teaching device. By sending the color and depth images of the remote robot environment to the local side, the operators can complete the teleoperation of the robot at the local side. First, the operators select key positions on the motion path of the robot endpoint from color images via a mouse, and the computer calculates the 3D coordinates of these key points in the robot base coordinate system to complete the position teaching process. In the robot attitude teaching process, the AR technology is used to superimpose the virtual robot model onto the color images of the robot teleoperation environment, so as to make the virtual robot endpoint to move along the teaching path. An operator can use the portable attitude teaching device designed in this study to control the robot movement parameters, such as the attitude and motion speed, during the movement of the virtual robot. After the position and attitude teaching processes, the robot movement trajectory can be generated. To make the base coordinate system of the virtual model consistent with that of the physical robot, we propose an online AR registration method, which does not require manually placing the AR registration marker. The proposed AR-based robot teleoperation system can quickly and easily complete robot teleoperation at the local side.     

基于非线性流形学习的3维人体运动合成

为了实现3维人体运动的有效合成,提出了一种基于非线性流形学习的3维人体运动合成框架及算法,并可应用于方便、快捷、用户可控的3维人体运动合成。该合成算法框架先采用非线性流形降维方法将高维运动样本映射到低维流形上,同时求解其本征运动语义参数空间的表达,然后将用户在低维运动语义参数空间中交互生成的样本通过逆向映射重建得到具有新运动语义特征的3维运动序列。实验结果表明该方法不仅能够对运动物理参数（如特定关节的运动位置、物理运动特征）进行较为精确的控制,还可用于合成具有高层运动语义（运动风格）的新运动数据。与现有运动合成方法比较,该方法具有用户可控、交互性强等优点,能够应用于常见3维人体运动数据的高效生成。     

基于投影技术的增强现实注册方法

注册技术是实现增强现实应用系统的关键问题之一。实现了一种利用投影技术改进了的注册方法。这种注册方法主要包含4个步骤：（1）检测标识和特征点的位置;（2）利用投影技术跟踪摄像机;（3）计算模型视图矩阵;（4）绘制虚拟物体。在初始阶段,指定4个点建立世界坐标系,虚拟物体将会被叠加到这个坐标系上;在注册过程中,利用投影技术跟踪特征点的位置,并计算用于增强的模型视图转换。这种注册方法可以为一般的室内增强现实系统提供所需的精确度和实时性。