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。     

HVS:构造一个虚拟实景空间

虚拟实景空间是指以实景图像或视频为素材构造出的虚拟空间.与传统的以三维造 型为素材,由计算机实时绘制出的虚拟空间相比,虚拟实景空间不需要复杂的三维造型,对计 算机计算能力要求低.虚拟实景空间支持用户在其中前进、后退、仰视、俯视、360度环视等操 作.总结了虚拟实景空间构造系统HVS的空间模型与部分关键技术.     

虚实结合虚拟战场场景生成技术研究

阐述了虚实结合构建虚拟战场场景的基本思想,将虚景和实景相结合,对于需要操纵和改变外观轮廓形状的目标视景采用虚景即基于几何模型的方法建模,对于环境视景采用实景即基于图像（IBR）的方法建模,并对这两种模型进行图像合成,实现的场景既具有很好的真实感,又具有很好的实时性和可操纵性。实现了一个图像和几何模型相结合的虚拟战场视景系统,介绍了系统的结构、目标视景三维模型生成、环境视景的生成及虚拟场景图像生成与显示等关键技术。     

三维虚拟与实景视频的融合平台研究及设计

随着数字视频技术的发展,虚拟现实技术越来越受到更多的关注,利用现代计算机、实时数字信号处理、图像处理(包括图像生成、识别、跟踪和融合)等高新技术,研制基于三维虚拟体与实景视频的无缝融合处理平台。该系统通过对实景视频图像的实时识别跟踪,将人物、计算机产生的虚拟物融入摄像机拍摄的实景现场之中,从而达到真实视频图像与虚拟生成景象完美结合的显示效果。     

基于WWW的虚拟实景空间组织策略研究

虚拟实景空间是以实景图象为素材构造出的虚拟空间，它由多视点空间按一定的组织策略构成，视点空间是某一视点处，用户所观察到的全局场景，介绍了虚拟实景空间的概念和模型。着重控制多视点空间构造虚拟实景空间的方法，并给出一种基于WWW具体实现。     

视触觉融合的增强现实三维注册方法

增强现实技术是近年来人机交互领域的研究热点。在增强现实环境下加入触觉感知,可使用户在真实场景中看到并感知到虚拟对象。为了实现增强现实环境下与虚拟对象之间更加自然的交互,提出一种视触觉融合的三维注册方法。基于图像视觉技术获得三维注册矩阵;借助空间转换关系求解出触觉空间与图像空间的转换关系;结合两者与摄像头空间的关系实现视触觉融合的增强现实交互场景。为验证该方法的有效性,设计了一个基于视触觉增强现实的组装机器人项目。用户可触摸并移动真实环境中的机器人零件,还能在触摸时感受到反馈力,使交互更具真实感。     

实景空间中虚拟对象嵌入技术研究

实景空间是以实景图像为素材构造出的具有三维操纵能力的虚拟空间,增强现实技术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。该文主要讨论如何在实景空间中嵌入计算机生成的虚拟对象。首先介绍了实景空间的概念和模型,然后着重探讨了虚拟对象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。     

虚拟实景对象建模与表现

虚拟对象是指物体的数字化外观仿真模型,与基于图形的虚拟对象相比,基于图像的虚拟对象具有绘制速度与物体复杂度无关、实时性强、可轻易达到相片级的视觉表现效果以及建模简单等特点,在许多领域都具有广泛的应用前景.传统的基于图像的虚拟对象建模需已知相机参数或图像深度信息,建模繁琐复杂.针对该问题,提出一种可实用的基于图像的虚拟对象简化模型--虚拟实景对象,对该模型建模只需围绕待建模物体周围采集一圈实景图像,无需已知相机参数或图像深度信息,表现时则采用视图合成方法来合成未采集图像视点的虚拟视图,从而实现对物体的连续自由观察.实验结果表明,该方法不仅建模过程简单,而且可以实现对虚拟对象的360度连续自由操纵.     

基于WEB的城市三维建模与可视化方法探讨

基于WEB的城市三维建模与可视化包括三个部分：城市三维数据，模型的构造及显示程序，与用户的交互。本文探讨了现有的建模方法及基于不同网络模型下的数字城市三维可视化的途径。通过研究提出了采用传统建模和基于图像的三维建模相结合的方法来构造数字城市的立体模型，以及将VRML与JAVA相结合实现用户虚拟城市动态漫游的技术。     

基于全景图的浙江中医药博物馆虚拟漫游系统的探究

本文对三维全景虚拟浙江中医药博物馆进行研究探讨。三维全景虚拟漫游技术主要涉及全景图的生成、漫游空间的编辑以及浏览器的设计三个问题。基于对这三个问题的探讨,设计制作出浙江中医药博物馆全景三维漫游系统,使用户可以全方位地观察浙江中医药博物馆内的陈列物品,提高了信息服务系统的直观性,并给用户身临其境的感觉。通过镜头拍摄校博物馆内的各个主要场景以及陈列的物品等场景来设计拼接生成三维全景图,实现虚拟博物馆实景漫游,并为用户提供键盘、鼠标等控制手段和人机交互方式。     

VR环境下基于Leap Motion的三维模型空间位姿自适应调整方法

针对目前基于Leap Motion的人机交互研究中存在的虚拟手与三维模型相互干涉、三维模型与虚拟手空间位姿同步率低的问题,提出一种基于Leap Motion的三维模型空间位姿自适应调整方法.通过将物理交互方法与启发式交互方法相结合,实现基于虚拟手位姿信息的三维模型空间位姿自适应实时精确调整,使人机交互仿真过程更加逼真,提升用户的交互式体验感.借助HTC VIVE所搭建的沉浸式虚拟现实环境,验证了该方法的可行性.     

虚拟实景空间系统HVS的研究与实现

虚拟实景空间系统ＨＶＳ由计算机自动拼接,变形与组织许多幅离散的实景图像或连续的视频,生成虚拟空间。这种虚拟空间具有照片质量的视觉效果,称为虚拟实景空间。虑拟实景空间能为用户提供前进,后退,仰视,俯视,３６０度环视,近看,远看等漫游能力,可运行于ＰＣ平台,ＨＶＳ是虚拟实景空间的生成与漫游平台。将介绍它的模型,组成与实现。     

融合Unity3D和混合现实的虚拟场馆IDS

研究融合Unity3D和混合现实的虚拟场馆交互展示仿真方法,实现虚拟场馆的交互展示,提升用户交互体验效果。上述方法利用基础层为交互展示提供硬件设备;数据层通过调用硬件设备采集虚拟场馆数据;业务逻辑层中利用混合现实技术的KinectFusion算法,结合采集的数据,建立虚拟场馆三维模型,Unity3D软件内导入模型,依据模型信息设计基于寻路算法的交互方式,自动搜索交互展示路径,避免发生碰撞;应用层通过移动与旋转等操作,为用户提供场景切换与漫游等功能。仿真结果证明：上述方法可有效建立虚拟场馆三维模型,实现虚拟场馆的交互展示,为用户提供身临其境的交互体验;上述方法可有效搜索交互展示路径,精准避开障碍物。     

基于虚拟现实的多感官视觉交互界面生成方法

以提升交互界面生成结果与实际物体的拟合度,为用户提供更真实的交互效果为目的,研究基于虚拟现实的多感官视觉交互界面生成方法。交互界面生成过程分为两个环节,设计内容环节包括视觉信息设计与交互方式设计,视觉信息设计中将交互界面最终布局的视觉注意力划分最优作为目标函数,设计基于视觉注意力的功能界面布局优化模型,利用粒子群算法求解该模型完成功能界面布局设计;针对功能界面中的不同区域,通过3D几何模型构建、纹理映射等过程构建三维物体与情景空间的三维模型,生成不同区域内所需图像信息。多感官视觉体验设计过程中,采用ANNS-DS信息融合算法融合传感信息、体感信息与视觉信息,基于融合结果实现虚拟现实图形显示、振动与声音反馈等界面交互功能,并结合设计内容环节中的交互方式设计提升用户对交互界面的多感官视觉体验感受。应用结果显示该方法所生成的交互界面内物体与情景空间图像的拟合度均高于0.9,可通过视觉、听觉等不同感官提升用户的体验感受。     

基于图像与几何混合的纺织品真实感绘制

纺织品的真实感绘制是虚拟服装与试衣系统研究中的一项关键技术.采用图像图形结合的方法,提出了一种新的纺织品真实感绘制算法.对于场景中的实景,从原始照片中提取光照参数,将它与新纹理图相融合,利用色彩一致性理论和表面反射模型,达到类似于照片的展示效果.基于同样的理论研究,还可以模拟在纺织品的某些反射特性有所变化时的效果.对于原来场景中不存在的虚景,把用计算机生成的三维虚拟物体叠加到从真实世界获取的场景画面,应用实景提取的光照参数,并使用相应的光照模型对三维物体进行光照重计算.从而达到很好的虚实融合效果.     

基于Web3D的虚拟场景漫游的设计与实现

介绍了Java3D与VR相结合的Web3D应用；采用了三层式的Client／Server结构和分布计算模型设计系统体系结构，提出了在Java3D中获取场景对象实例的方法，给出了在Java3D场景中实现虚拟场景中漫游的方法。采用Java3D实现与用户交互虚拟三维场景，并给出了部分实现细节。     

基于OpenGL的飞机虚拟场景漫游系统的实现

运用图形程序库（OpenGL）与Visual C＋＋6．0相结合，对地形和飞机进行三维可视化仿真建模，采用光照、雾化和纹理融合等特效开发了飞机虚拟场景漫游系统。该系统通过导入不同的DEM数据实时生成不同的三维场景，以实现飞机空中多自由度运动；通过加入碰撞检测技术，给出了一种实用的碰撞检测算法，增强系统的真实感和用户的沉浸感。     

基于图象绘制的虚拟实现系统环境

虚拟实现的一个重要目标是使用计算机生成逼真的视觉世界，使用户可以对虚拟世界的客体进行交互考察，虚拟实现的实现有两种方法，传统上，用三信图形学的方法实现建模和绘制。此方法需要繁琐的建查和昂贵的专用绘制硬件，而且图形绘制的质量的场景的复杂性受到很大的限制。基于图象的绘制是实现虚拟实现系统的一种新方法。它克服了三维图形方法的缺点。本文在总结已有技术的基础上，提出一个实现基于图象绘制的虚拟现实系统模型，并     

基于差分算法和Kinect的数媒交互系统设计

为了有效实现数媒交互,提升三维模型重建速度、精度及数媒交互效果,设计了一种基于差分算法和Kinect的数媒交互系统。首先读取、转换与存储不同格式的图像数据,利用视觉表达灵敏度差分算法预处理图像数据,利用面绘制技术重建三维模型,再使用Kinect采集视野内物体深度值,选取与Kinect距离最近的用户当作第一操作用户,通过骨骼追踪数据捕捉用户姿势,定义骨骼数据,编辑动作指令,依据键盘映射完成Unity3D和Kinect的数据通讯,实现数媒交互。实验证明：设计系统的三维模型重建速度快、重建精度高,数媒交互展示效果更好。     

基于VRML的虚拟交互系统触摸感知控制仿真研究

针对虚拟交互系统触摸感知控制过程中图像存在噪声干扰,导致触摸感知效果下降的问题,提出了基于VRML的虚拟交互系统触摸感知控制方法。将初始的三维立体空间图像转换为二维平面空间图像,将不间断的图像加以变换,得到离散型的数据,通过图像中不同像素点的平均值来取代该点的灰度值,得到无噪声数字图像。针对图像中任意像素点,对其边缘点进行检测,完成边缘图像细节信息识别获取。在上述基础上,对目标图像进行轮廓提取,采用改进后的归一化傅里叶描述子对经过去噪处理的图像进行三维识别,利用VRML重建识别结果,实现虚拟交互系统触摸感知。通过具体的仿真数据充分验证了所提方法的综合有效性。