基于场景平面结构的增强现实方法

提出了一种基于场景平面结构的增强现实方法.首先,选定图像序列中的两帧对目标场景进行局部的三维重建;然后,选择场景中某一平面作为处理和跟踪的对象,通过交互指定该平面内矩形的四个顶点作为虚拟对象的嵌入区域并建立局部参考坐标系,从而实现虚拟对象与三维场景的迅速对齐;最后通过鲁棒的场景平面跟踪算法实现虚拟对象在整个图像序列中的真实感嵌入,完全允许嵌入区域被部分遮挡的情况.真实序列图像的实验结果及对算法的分析验证了方法的有效性和可行性.     

基于连续HLOD的大规模场景快速绘制算法

大规模场景的快速绘制是虚拟现实技术重要的研究课题之一.为了加速场景的绘制,一般采用层次细节模型和可见性裁剪方法,但是现有算法在处理大规模场景时存在着局限性.本文提出了一种新的大规模场景快速绘制算法,该算法在场景层次划分的基础上,利用拓扑结构可变的网格简化方法为场景层次计算连续的分层层次细节模型（HLOD）;然后在实时绘制阶段,对场景分层层次细节模型进行视点相关的全局和局部细化,并结合快速有效的视域裁剪,从而大大加速了场景绘制速度.实验结果表明该算法是简单有效的,并且算法还可以进一步扩展到外存方式.     

序列图像中三维空间点的精确重建方法

提出了一种针对序列定标图像的三维空间点精确欧氏重建算法，相对于传统基于代数误差最小化的方法，该算法用几何误差作为优化的目标函数，从而保证了三维重建点在欧氏距离误差的意义下是最优的；该算法是线性的，计算效率高；此外还可以扩展到任意多幅图像的重建中。真实测试图像的实验结果以及与传统算法的比较验证了该算法的有效性和精确性。     

三维标量场并行等值面提取与绘制技术

通过研究并行等值面提取与绘制的各项关键技术要点,面向三维标量场的特点,在sort-last并行绘制模式的基础上提出一个三维标量场并行等值面提取与绘制框架.该框架在任务分配时采用静态分配的模式,在等值面提取时采用Marching Tetrahedra等值面提取算法,在并行绘制与场景合成时采用预先构建绘制节点控制模型的混合场景并行绘制合成算法.实验结果表明,该框架能够有效地提高大规模时变三维标量场的等值面提取与绘制效率,满足实际应用的需要.     

图像匹配中具有仿射不变性特征的定量分析

不同视点图像中相应特征点邻域窗口之间存在几何上的透视畸变,这可以用平面单应映射来表示,而目前大多特征匹配算法将该映射用仿射变换模型来近似,即用具有仿射不变性的特征进行图像的匹配。仿射变换的线性特点不仅能降低匹配算法的复杂度,还能保证迭代过程收敛的稳定性,然而并没有人对这一近似的可行性及合理性给出定量的讨论和分析。本文首先回顾各种几何层次上的特征点匹配策略,重点针对具有仿射不变性特征点的定位误差给出定量分析,通过椭圆曲线规范化方法推导出这一近似所造成定位误差的解析表达式,指出用仿射变换模型近似单应映射的合理性;然后用真实图像的实验结果验证了本文分析方法的正确性;最后给出相应的分析结果和结论。     

一种半自动的三维欧氏重建方法

从二维图像得到场景的三维模型是计算机视觉和虚拟现实的重要研究内容。本文通过用户的简单交互,利用平面型场景的同形关系自动进行两幅大差异图像之间的角点匹配,将这些匹配结果作为初始点,再利用RANSAC鲁棒算法估计基本矩阵。以此结果进行仿射重建,然后在简化相机模型的基础上通过给出的约束条件直接实现欧氏重建,真实数据的实验结果表明了该算法的有效性。     

基于增强现实的虚拟实景空间的研究与实现

增强现实可以把计算机产生的虚拟物体或其他信息合成到用户看到的真实场景中．本文将增强现实技术与基于图像的绘制技术有机的结合起来，研究并实现了一个基于增强现实技术的虚拟实景空间系统．首先介绍了虚拟实景空间的构造，然后着重探讨了虚拟物体与实景空间的合成方法，主要解决合成中的几何一致性和光照一致性问题。     

一种三维准欧氏重建方法

研究在不必精确知道相机内参数的情况下进行场景的三维重建，充分利用建筑场景的平面信息，假设场景由一些基本平面元素组成，从而自动生成场景的拓扑结构．虽然重建结果从严格意义上仍是射影重建，但已经非常接近欧氏重建结果，文中称之为准欧氏重建，该结果还可以为其它优化算法提供很好的初值．真实图像的实验结果证实了本文算法，重建模型达到了很好的可视效果．     

大规模地形无缝漫游技术研究*

针对大规模地形动态漫游提出实现流程和算法框架,基于分层分块地形LOD组织存储策略完成数据预处理,绘制阶段提出视点相关的地形调度和简化算法,利用多线程处理机制进行地形块裁剪和内外存数据交换,借助GPU硬件实现场景加速绘制算法,并提出分块地形和纹理数据的无缝拼接策略。真实数据实验的算法比较和性能测试结果表明,该方法具有支持数据量大,绘制效率高、实用性强等特点。     

多视点图像中线特征的三维重建

将多视点图像中的离散线段(称为线特征)用于场景的三维重建过程.首先将平均重投影几何误差作为线特征三角形法和光束平差法的目标函数,保证了重建结果的最优性;其次提出一种对含噪声的空间直线Plucker坐标进行双线性约束矫正的解析方法,并给出理论证明;最后推导出针对具有4自由度空间直线的最少参数化迭代方法,消除了优化过程中的过参数化问题,以避免由于内约束存在而导致迭代难于收敛的情况,提高了重建结果的精度.仿真数据以及真实图像的实验结果验证了该方法的有效性和精确性.