虚拟手术中肝脏体实时切割系统

在检测二维医学图像的过程中利用医学图像的三维可视化技术有利于医生更加全面地分析图像数据,从而对病情做出准确的应对措施.以肝脏为例,首先提取可视人体数据集中连续横断面图像,采用区域生长的图像分割算法从连续的横断面图像中提取出肝脏轮廓的区域.然后对肝脏轮廓进行层间插值,利用VTK工具包结合面绘制方法构建出肝脏的三维模型.接着对初始模型进行一定程度的网格削减,降低数据冗余度,完成虚拟肝脏体的三维重建.采用CUDA架构进行肝脏体纹理的合成与映射工作,兼顾了体纹理的真实感和虚拟手术系统的实时性,对虚拟肝脏手术的发展有着重要的促进作用.     

三维全景虚拟校园的研究与应用

三维全景虚拟校园是基于全景图像的真实场景虚拟,利用三维全景软件对校园场景虚拟以及与图像、文字、声音等多媒体技术的结合,构建出一个生动逼真的三维虚拟校园。让学生、家长等更多的人仅需通过电脑和网络了解学校,就能身临其境的感受优美的校园风光、良好的教学环境。     

基于虚拟仪器的网球鹰眼系统

采用Labview虚拟平台、Matlab节点、三维控件实现对数据的计算处理和三维场景的构建;通过量子粒子群优化算法对摄像机精确标定并对拍摄图像进行去噪处理得到离散中心点,三维匹配获得对应的三维坐标,通过高斯拟合获取平滑曲线轨迹;根据拟合曲线完成虚拟网球场景搭建、网球运行轨迹回放以及判定．通过检测表明该系统计算量合理,判定的正确率高于92％．     

基于WTK的虚拟现实组态软件研究与开发

针对传统组态软件二维工艺运行界面的不足,提出了基于虚拟现实技术的三维组态软件开发,利用3DMAX建模软件及其二次开发技术开发工业现场三维虚拟场景的组态平台.通过该平台完成三维虚拟场景文件的配置输出。介绍了虚拟现实软件开发包WTK,并利用WTK和MFC编程开发三维场景运行平台,实现了虚拟场景的四种交互方式,对场景中虚拟对象的材质纹理属性及其表现方法进行了研究,利用力控DBcom控件实现三维运行场景与力控实时数据库的数据交互,给出了系统运行的简单示例,对基于虚拟现实组态软件的研究及意义进行了展望。     

基于多视频的虚实融合系统

提出了一种基于多视频的虚实融合可视化系统的构建方法,旨在将真实世界中的图像和视频融合到虚拟场景中,用视频图像中的纹理和动态信息去丰富虚拟场景,提高虚拟环境的真实性,得到一种增强的虚拟环境.利用无人机采集图像来重建虚拟场景,并借助图像特征点的匹配来实现视频图像的注册.然后利用投影纹理映射技术,将图像投影到虚拟场景中.视频中的动态物体由于在虚拟环境中缺失对应的三维模型,直接投影,当视点发生变化时会产生畸变.首先检测和追踪这些物体,然后尝试使用多种显示方式来解决畸变问题.此外,系统还考虑有重叠区域的多视频之间的融合.实验结果表明,所构造的虚实融合环境是十分有益的.     

基于MultiGen的虚拟场景真实感研究

虚拟校园是数字城市的缩影.以北京交通大学的真实校园场景为研究对象,采用模块化、层次结构和纹理映射技术相融合的方法,通过运用实时可视化三维建模软件系统MultiGen Greator进行建模,创建了较为逼真的校园虚拟场景模型,并从数据库结构和组成模型的面片数两方面对其进行了优化,最后利用仿真系统Vega实现了校园虚拟场景的驱动显示.对于校园虚拟现实系统关键技术的研究与实现成为完成逼真合理的大规模虚拟场景的基础.     

基于MultiGen的虚拟场景真实感研究

虚拟校园是数字城市的缩影。以北京交通大学的真实校园场景为研究对象,采用模块化、层次结构和纹理映射技术相融合的方法,通过运用实时可视化三维建模软件系统MultiGen Creator进行建模,创建了较为逼真的校园虚拟场景模型,并从数据库结构和组成模型的面片数两方面对其进行了优化,最后利用仿真系统Vega实现了校园虚拟场景的驱动显示。对于校园虚拟现实系统关键技术的研究与实现成为完成逼真合理的大规模虚拟场景的基础。     

环境感知的立体树木图像融合

图像融合技术是图像处理领域的研究热点之一,旨在实现源图像中获取的特定对象与目标背景之间的无缝融合.树木图像在三维场景中的显示效果常对三维场景的沉浸感产生影响.为了对三维树木图像构建的立体显示效果进行提升,本文提出了一种环境感知的立体树木融合方法.该方法首先采用模板匹配的方法获取树木对象多层次的视差图,并在融合时,依据树木对象融合到目标图像中的位置,调整融合后的视差图;然后,通过感知目标图像的颜色及光照调整树木对象的颜色;最后,通过深度计算对融合中出现的物体遮挡问题进行解决.融合结果表明本文方法可以很好地处理遮挡关系,并且构建出的立体树木具有多层次感,融合效果自然.     

基于全景图像的三维全景漫游系统的构建

三维全景漫游系统以全景图的方式再现了三维场景,在浏览器上可以实现虚拟场景的漫游,具有很好的交互性和真实感。论文以海南数字生态旅游三维全景漫游系统的构建为目标,研究了利用鱼眼镜头和单电数码相机进行全景图像获取方法,以及对全景图像进行再次拼接制作360°全景图漫游系统。该系统构建方法为三维全景技术的应用提供了一个参考。     

基于图像精确过分割的虚拟现实场景构建

在分析了以往所采用的改进图像过分割方法的基础上,提出了一种新的虚拟场景构建算法.利用单场景建模,把图像分割成超像素,接着为超像素增加类别标志从而形成集群,然后由集群确定几何类别,最后剪切和折叠不同标志的图像,输出三维场景.该算法利用VMRL对一张图片进行建模,在虚拟漫游系统中无需用户直接参与,可以高效地构建虚拟现实场景.     

基于osgEarth的三维虚拟校园可视化

针对校园环境情况复杂,模拟困难等问题,本文运用osgEarth三维地理信息系统实现虚拟校园的建设和功能开发。以南昌航空大学前湖校区为例,选择建模精度高的MultiGen Creator作为建模工具进行三维场景模型的创建,利用具有分析功能的osgEarth作为仿真平台进行特定功能的二次开发。通过建立数字地球,使用遥感影像数据、高程数据和三维模型数据实现南昌航空大学前湖校区三维虚拟场景的可视化及功能构建。该技术在学校的招生就业、宣传教育、对外交流等方面具有重要作用。     

城市视频实景地图构建初探

城市视频实景地图兼具地图立体空间、视频时间4维度层面信息统一表达能力，对于我国城市立体监控系统构建、互联网地图产品发展，以及未来实景3维中国建设战略实施具有重要意义和应用价值。为引起更多研究者进行探索，对城市视频实景地图构建方法、技术及其应用前景进行讨论。从增强虚拟环境技术（AVE）角度出发，对融合全景视频与地理3维模型构建城市视频实景地图涉及的全景摄像机标定、全景视频空间配准及视频纹理映射、实时渲染系列技术、方法进行了梳理。经过分析得出：1）适合传统“针孔”模型的摄像机标定、影像空间配准理论和方法，需根据全景摄像机球面投影模型进行拓展；2）适合静态纹理的大规模3D场景渲染LOD（levels of detail）技术和策略，需结合视频传输带宽限制、高帧率特点进行技术创新。城市视频实景地图构建是一项值得重视的崭新课题，将有力促进互联网、人工智能前沿技术发展，有望给相关行业带来万亿级市场机遇。     

Arbitrary viewpoint video synthesis from multiple uncalibrated cameras.

We propose a method for arbitrary view synthesis from uncalibrated multiple camera system, targeting large spaces such as soccer stadiums. In Projective Grid Space (PGS), which is a three-dimensional space defined by epipolar geometry between two basis cameras in the camera system, we reconstruct three-dimensional shape models from silhouette images. Using the three-dimensional shape models reconstructed in the PGS, we obtain a dense map of the point correspondence between reference images. The obtained correspondence can synthesize the image of arbitrary view between the reference images. We also propose a method for merging the synthesized images with the virtual background scene in the PGS. We apply the proposed methods to image sequences taken by a multiple camera system, which installed in a large concert hall. The synthesized image sequences of virtual camera have enough quality to demonstrate effectiveness of the proposed method.     

高逼真度三维地理信息系统的研究

在三维地理信息系统(Geography Information System，GIS)中，高效、逼真地模拟现实场景是研究的重要内容之一。因此如何获得精确的场景数据和逼真的场景显示是研究的关键问题。该文对三维地理信息系统中模型的数据采集和构建方法进行了研究，采用OPENGL三维图形技术和基于四叉树的区域分层显示技术，实现了一个可针对具体模型操作和查询分析的高逼真度三维地理信息系统。并在系统中完成了虚拟校园一角的设计。实践证明，该系统所采用的方法和技术能够精确高效的虚拟真实场景，满足虚拟校园或虚拟小区规划的要求。     

基于VRML构建虚拟校园场景中纹理映射技术的应用

在基于VRML构建的某虚拟校园实践中,纹理映射技术使三维虚拟现实环境达到了良好的逼真效果。在VRML中表面纹理映射技术主要有纹理元素、纹理坐标系统、纹理映射切割器、纹理贴图的控制。在阐述它们原理过程中,首先分析了纹理坐标系统的建立与纹理映射切割器的形成;其次着重探讨了纹理贴图控制的技术,对纹理映射的实现,纹理坐标的回旋、锁定、变换作了深入的研究。并分别附以丰富的实例且编程实现。最后,以构建某虚拟校园三维场景为实例,验证了纹理映射技术的实用性和优越性,总结了纹理映射的一般步骤和一些实践经验。     

基于虚拟现实技术的三维校园漫游系统研究

虚拟校园漫游系统的研究对今后的学校以及虚拟校园的建设和发展具有重要的实际意义。以福建水利电力职业技术学院为例,采用当前流行的三维软件3ds Max为主要建模工具,运用Unity3D引擎技术处理和渲染复杂的三维模型实现虚拟校园场景的建立和优化,结合C#脚本语言实现人机交互,从而完成虚拟校园的开发。     

基于VRML构建虚拟校园场景中纹理映射技术的应用

在基于VRML构建的某虚拟校园实践中,纹理映射技术使三维虚拟现实环境达到了良好的逼真效果。在VRML中表面纹理映射技术中主要有纹理元素、纹理坐标系统、纹理映射切割器、纹理贴图的控制。在阐述它们原理过程中,首先分析了纹理坐标系院的建立与纹理映射切割器的形成;其次着重探讨了纹理贴图控制的技术,对纹理映射的实现,纹理坐标的回旋、锁定、变换作了深入的研究。并分别附以丰富的实例且编程实现。最后,以构建某虚拟校园三维场景为实例,验证了纹理映射技术的实用性和优越性,总结了纹理映射的一般步骤和一些实践经验。     

结合视觉惯性模组的室内三维布局鲁棒重建方法

针对使用传统单目相机的全自动三维重建方法结果精确度差和整体结构理解缺失等问题,提出一种结合视觉惯性里程计和由运动到结构的全自动室内三维布局重建系统.首先利用视觉里程计获得关键帧图像序列和对应空间位置姿态,并利用运动恢复结构算法计算精确相机位姿;然后利用多图视立体几何算法生成高质量稠密点云;最后基于曼哈顿世界假设,针对典型的现代建筑室内场景,设计一种基于规则的自底向上的布局重建方法,得到最终房间外轮廓布局.使用浙江大学CAD&CG实验室场景现场扫描数据集和人工合成的稠密点云数据集作为实验数据,在Ubuntu 16.04和PCL 1.9环境下进行实验.结果表明,文中方法对三维点云噪声容忍度高,能够有效地重建出室内场景的三维外轮廓布局.