三维激光扫描技术及其在地质中的应用展望

三维激光扫描技术是一门新兴的测绘技术,是测绘领域继GPS技术之后的又一次技术革命,它可以快速地获取空间均匀分布而且密度较高的点云三维坐标数据信息,从而反演出测量目标物的三维模型。对三维扫描技术的基本原理、特点、系统分类等进行了阐述。以ILRIS三维激光扫描仪和PolyWorks软件为手段,给出建模实例,对其在地质中的应用做了总结和展望。     

基于3D GIS技术的三维数字校园的设计与实现

三维地理信息系统(3DGIS)是将GIS的空间查询、分析和决策功能与VR(虚拟现实技术)逼真的三维可视化功能有机地结合在一起,增强了GIS系统的可视化效果和三维空间分析能力。该文以防灾科技学院为研究对象,基于三维建模技术、计算机网络技术、虚拟现实技术和软件开发技术,利用HTML+JavaScript开发环境与SuperMap云GIS软件开发平台,采用MVC设计模式和面向对象开发方法,实现了防灾三维校园系统。本系统具有360度三维场景浏览、三维量算、POI查询定位功能和三维校园导航功能,三维校园比二维平面更直观形象,更逼近校园的实景,具有一定的应用价值。     

基于声场重建的三维音频技术

近年来,随着人们对视听体验的要求不断提高,三维（空间）音频技术被广泛应用于娱乐影音等各领域,并取得显著进展。如何便捷地创造一个具有沉浸式空间听觉体验的环境是一直以来的研究热点。因此综述了主流三维声场重建的相关技术,并分析了其优缺点,主要讨论了三维声场的表达与维度、不同扬声器下的三维声场重建以及相应的混响均衡技术。最后,归纳了三维声场重建技术目前存在的问题,并展望未来发展的新方向。     

基于ArcScene和SketchUp的虚拟校园的建立

虚拟现实技术是一门新兴的技术,应用领域广泛。虚拟校园打破了时空的限制,真实、直观地展现交互式三维校园场景。以吉林大学朝阳校区为例,探讨了基于三维建模、图像处理及数据库等技术建立虚拟校园的方法。用SketchUp软件创建三维模型,模型表面贴上纹理图片,利用ArcScene软件的三维可视化,实现了校园场景的建立,用户可以观看校园场景的各个部分。     

激光三维扫描仪的硬件设计与实现

非接触三维测量技术是研究物体形态，特别是研究软组织物体表面形态的基础，如何在非接触条件下精确地采集三维数据，这一直是人们所期待要解决的问题，激光三维扫描仪较好地解决了这一问题，可方便、快速、精确地采集各类物体表面的三维数据。利用这组三维数据，计算机可再现出物体任一角度的三维图像，从而为研究物体表面形态打下良好的基础。     

基于ArcScene和SketchUp的虚拟校园的建立

虚拟现实技术是一门新兴的技术,应用领域广泛.虚拟校园打破了时空的限制,真实、直观地展现交互式三维校园场景.以吉林大学朝阳校区为例,探讨了基于三维建模、图像处理及数据库等技术建立虚拟校园的方法.用SketchUp软件创建三维模型,模型表面贴上纹理图片,利用ArcScene软件的三维可视化,实现了校园场景的建立,用户可以观看校园场景的各个部分.     

医学图像三维分割技术

针对人体组织器官的三维图像分割是医学图像分析和医疗诊断的重要前提,是医学图像三维可视化的重要研究内容。随着医学成像技术和三维可视化技术的飞速发展,计算机辅助诊断成为现实。计算机技术的发展使得医生和研究者可以通过虚拟交互更好地理解人体的解剖结构,对病人作出正确的诊断。在对人体组织器官和感兴趣区域的分割中,三维分割发挥着十分重要的作用。为此,针对目前不同的三维分割算法进行了总体介绍,并将这些算法分为基于结构的分割技术、基于统计学的分割技术和混合技术三大类。     

基于Creator的无人飞行器三维建模和优化技术研究

随着计算机技术、信息技术的快速发展,三维可视化技术已广泛应用于无人飞行器可视化仿真领域.Creator软件是视景仿真业界普遍使用的实时可视化三维建模软件,软件提供了强大的建模功能,能够实现动态系统建模和仿真.本文着重讨论了应用三维建模软件Multigen Creator建立如无人飞行器、发射车、场景地形等三维模型的具体应用,并对三维模型进行了优化和仿真.实践表明,通过使用减少冗余面、实例化、贴图映射技术能够很好地优化模型,使三维模型逼真性和实时性俱佳.     

真三维显示技术概述与现状:原理和展望

致力于复现三维真实场景的真三维显示技术,其自然的三维视觉感知和直观的用户体验越来越符合人们对显示系统的需求．真三维显示技术代表未来先进显示技术的发展方向,也是促进元宇宙领域发展的关键技术．真三维显示为虚实世界的信息链接提供直接的窗口,为虚实世界的交互提供沉浸式三维视觉感知效果．迄今为止,学者们提出多种显示原理和系统样机．文中首先针对主流的各类真三维显示技术的原理及代表性系统样机进行较完整地梳理．然后,针对各类显示技术的优缺点进行详细分析和总结,详细分析未来三维显示技术的重点发展方向和趋势．最后,对该领域未来的发展前景进行展望．随着计算机技术、光电子技术、5G通信等领域的快速发展,真三维显示系统将在高质量显示、强大的计算能力及智能感知与交互功能方面实现技术突破,其应用潜力将愈发凸显．     

基于矢量结构的三维地质体可视化系统研究与设计

三维地质体可视化技术是快速、及时地再现地质体三维信息及综合分析的有效途径。本文对基于矢量结构的三维地质体可视化系统进行了研究与设计。     

Handling occlusions in video‐based augmented reality using depth information

Augmented Reality (AR) composes virtual objects with real scenes in a mixed environment where human–computer interaction has more semantic meanings. To seamlessly merge virtual objects with real scenes, correct occlusion handling is a significant challenge. We present an approach to separate occluded objects in multiple layers by utilizing depth, color, and neighborhood information. Scene depth is obtained by stereo cameras and two Gaussian local kernels are used to represent color, spatial smoothness. These three cues are intelligently fused in a probability framework, where the occlusion information can be safely estimated. We apply our method to handle occlusions in video‐based AR where virtual objects are simply overlapped on real scenes. Experiment results show the approach can correctly register virtual and real objects in different depth layers, and provide a spatial‐awareness interaction environment. Copyright © 2009 John Wiley & Sons, Ltd.     

基于增强人机交互技术的虚拟装配

提出了基于虚实融合、增强信息和约束代理的增强交互技术,从视觉、信息和操作三个方面来改善虚拟装配环境的人机交互效率.虚实融合在保留虚拟现实全部交互方式的同时附加真实装配场景来丰富装配过程感知;基于文字和特征表示的增强信息为用户提供装配知识来引导装配操作;约束代理及其匹配规则可视化重建零件装配约束关系并避免了复杂计算.增强人机交互技术为虚拟装配的应用提供了一种便捷的交互手段.最后介绍了虚拟装配辅助支持平台的体系构架,并用实例说明了虚拟装配系统的运行流程.     

虚拟演播室技术

虚拟演播室技术是电视、电影节目制作中的一场革命。这项技术把计算机制作的虚拟三维场景作为背景，并与电视摄像机拍摄的演员图象复合起来作图象输出，这就使背景的设计可以用非常经济的手段来实现，脱离了物理条件的限制。演员可以在虚拟的三维景物中心自由运动，使电视节目的制作进入一个新的境界。     

虚拟现实中的实景视频切换技术研究

虚拟现实场景是由虚拟场景和实际场景融合而成,在进行视角变化时,为了达到逼真的效果,要求虚拟摄像机与真实摄像机的视角同时变换。系统在对SDI信号进行分析的基础上,对视频信号进行解析,对多路SDI视频信号进行有效的视频数据提取,将提取出的有效视频数据分别利用DDR进行缓冲。以经过外部同步的视频像素时钟作为视频输出时钟,对视频数据进行重新编码,在视频逆场中进行视频缓冲区的切换。下位机在接收到上位机发出的切换命令后及时反馈切换时延参数,上位机根据时延参数完成对虚拟摄像机视角的切换,实现在变换视角时达到虚拟摄像机与真实摄像机的视角同步切换。通过对该系统的搭建,采用FPGA来实现视频信号的切换,试验结果表明该虚拟现实系统可以完成虚拟摄像机与真实摄像机视角的同步切换,在实际环境中取得了良好的切换效果。在虚拟现实环境中,采用该系统的实景视频切换技术,解决了虚拟摄像机与真实摄像机视角同步切换的问题,达到了虚拟场景与现实场景的完美融合。     

基于环境映照自动对齐的高质量虚实融合技术

要实现高品质的增强现实效果需要解决虚拟物体与现实场景的光照一致性问题.虽然采用HDR技术能获取场景的环境映照,但需要解决所获取的光照环境信息与真实场景的对齐问题.为此提出一种基于特征自动匹配的环境映照对齐方法.首先采用Affine-SIFT算法和随机抽样一致性算法对环境映照和拍摄场景进行特征匹配并优化匹配结果,然后利用基于运动推断结构的摄像机定标算法求得匹配对的三维位置,从而计算出环境映照与真实场景的对应关系,实现了二者的自动对齐.基于该技术搭建的高真实感实时虚实融合系统采用基于关键帧的相机跟踪技术,可以实时地将虚拟物体注册到拍摄的视频场景里,并允许对其进行实时的交互编辑.在渲染时有效地利用了自动对齐后的光照环境信息,采用重要性采样算法和阴影映射技术实现了实时的高质量渲染.实验结果表明,所搭建的增强现实系统很好地解决了实时虚实融合中的几何一致性和光照一致性问题.     

Temporally Coherent Adaptive Sampling for Imperfect Shadow Maps

We propose a new adaptive algorithm for determining virtual point lights (VPL) in the scope of real‐time instant radiosity methods, which use a limited number of VPLs. The proposed method is based on Metropolis‐Hastings sampling and exhibits better temporal coherence of VPLs, which is particularly important for real‐time applications dealing with dynamic scenes. We evaluate the properties of the proposed method in the context of the algorithm based on imperfect shadow maps and compare it with the commonly used inverse transform method. The results indicate that the proposed technique can significantly reduce the temporal flickering artifacts even for scenes with complex materials and textures. Further, we propose a novel splatting scheme for imperfect shadow maps using hardware tessellation. This scheme significantly improves the rendering performance particularly for complex and deformable scenes. We thoroughly analyze the performance of the proposed techniques on test scenes with detailed materials, moving camera, and deforming geometry.     

基于GIS和VR的网上房展系统的设计与实现

研究利用WebGIS的空间可视化和空间分析的方法以及虚拟现实的相关技术开发网上房产信息展示系统.给出系统架构和主要功能,重点对系统的邻近分析、专题地图和虚拟房屋等关键技术的原理、方法和应用过程进行的阐述.系统基于房产实时数据,运用最新的WebGIS和VR的相关技术,在网上对房产信息进行基于矢量地图和虚拟场景的展示,为房产商提供了一个集成先进技术、统一管理、科学决策、节省成本的产品展示平台.最后对系统的特点和应用进行了总结.     

基于图象渲染的球面虚拟空间生成及实时漫游算法研究

在基于图象渲染（Image Based Rendering）技术的虚拟现实系统中,球面虚拟空间与柱面虚拟空间相比,具有不受上下观察范围限制等优点。特别是用于表现三维室内场景,球面虚拟空间比柱面虚拟空间优越得多。本文提出了球面虚拟空间生成,以及球面虚拟空间的实时漫游算法。     

非线性折射和反射平面场景的实时光线跟踪

该文利用光学映射虚对象的概念，提出了实时计算平面折射虚物体的新方法，给出了在不同情况下实时计算平面折射虚顶点的计算公式，实现了基于三维图形硬件（加速卡）加速的实时光线跟踪算法。该算法能够处理非线性平面折射和反射问题，极大地提高了真实感图形绘制和显示的速度。这对于建筑物实时漫游、实时动画和虚拟现实等领域具有非常广阔的应用前景。     

Photorealistic rendering of mixed reality scenes

Photo‐realistic rendering of virtual objects into real scenes is one of the most important research problems in computer graphics. Methods for capture and rendering of mixed reality scenes are driven by a large number of applications, ranging from augmented reality to visual effects and product visualization. Recent developments in computer graphics, computer vision, and imaging technology have enabled a wide range of new mixed reality techniques including methods for advanced image based lighting, capturing spatially varying lighting conditions, and algorithms for seamlessly rendering virtual objects directly into photographs without explicit measurements of the scene lighting. This report gives an overview of the state‐of‐the‐art in this field, and presents a categorization and comparison of current methods. Our in‐depth survey provides a tool for understanding the advantages and disadvantages of each method, and gives an overview of which technique is best suited to a specific problem.