一个沉浸式场景漫游系统的构建

虚拟现实技术,是一种可以创建和体验虚拟环境的计算机系统技术,在军事、游戏、室内设计等诸多领域都有着广泛的应用。一个沉浸式的虚拟现实系统,可以让用户完全沉浸在虚拟世界中,得到与真实世界近似相同的感受。在高精度定位跟踪系统的辅助下,利用visual studio开发环境和3ds max、virtools软件构建了一个沉浸式场景漫游系统,并给出了一个游戏应用示例和一个室内设计应用示例。

二阶几何连续的闭合全凸曲线的构建

针对现有保凸曲线插值算法不能解决过平面凸包点集构建闭合全凸光滑曲线的实际应用问题,提出一种二阶几何连续的闭合全凸曲线的插值算法.该算法以一个平面凸包点集为插值点,以相邻的2个凸包点作为1条3次Bézier曲线的第1个与第4个控制点,根据相邻3次Bézier曲线间的二阶几何连续性条件求解每条3次Bézier曲线的第2个与第3个控制点;然后从理论上证明了曲线的闭合性、全凸性及二阶几何连续性,并提出一种简易有效的曲线构建算法.实验结果表明,该插值曲线具备明确的物理学意义上的解释;将该算法应用于模拟卷尺测量轨迹以提取树干直径的实际场景中,进一步验证了其精确性与实用性.

排除光流错误跟踪点的鲁棒方法

针对光流法用于跟踪光照变化和部分遮挡情况下的物体容易产生漂移的问题,通过比较跟踪点与该点补集映射关系产生的投影点之间的距离,提出了一种光流错误跟踪点排除方法——异类距法.首先证明了异类距排除误差最大元素的正确性;然后在静止场景受光照变化和部分遮挡情况下,给出了异类距排除错误跟踪点以及摄像机姿态矩阵在时间序列上的分布.针对视频序列的抖动情况,与传统方法进行比较的实验结果表明,该方法对于排除错误跟踪点是鲁棒的.

一种应用于离散时间碰撞检测的加速算法

在布料仿真中,离散时间碰撞检测(Discrete Collision Detection,DCD)中的邻接三角形对与非邻接三角形对之间的相交检测在实际执行中存在大量的重复边-面(Edge-Face,E-F)检测。通过引入"边-面代表三角形"的概念,可以剔除非邻接对之间约50%的重复E-F检测;通过定义"边-面孤立集",可以建立起邻接对之间需要实际执行的边-面检测。在网格拓扑结构不变的情形下,上述过程可以在数据的预处理阶段提前完成,从而实现DCD加速。

摄像机和惯性测量单元的相对位姿标定方法

提出了一种鲁棒的基于无迹卡尔曼滤波器的摄像机(视觉传感器)-惯性测量单元相对位姿标定方法.为了减小重力加速度对标定精度的影响,该方法采用迭代卡尔曼滤波器对惯性传感器坐标系下的重力加速度进行实时估计.仿真实验和真实数据实验表明,在系统初始误差较大或系统受到严重非线性因素干扰时,该方法仍能够对视觉传感器和惯性测量单元之间的6自由度相对位姿进行精确标定.

面向双眼皮虚拟手术的三维网格编辑技术

虚拟美容外科手术仿真系统,模拟手术过程都严重依赖人机交互操作,这个过程非常繁琐,而且效果因操作者的技能水平而异。虚拟双眼皮手术对精确程度有很高的要求,人机交互操作难以准确完成操作。针对这个问题,提出了一种基于人脸几何特征,通过测地线自动地生成虚拟双眼皮的算法。在算法中,采用了自适应细分策略来避免变形结果的走样,通过限定区域运算提升效率。实验结果表明,该算法具有稳定性、高效性和易用性。

基于场对齐质心Voronoi划分的四边网格生成

为了生成高质量的四边网格,提出一种基于场对齐质心Voronoi划分(centroidal Voronoi tessellation,CVT)优化的四边网格生成方法.首先通过优化CVT能量函数将输出网格顶点均匀地分布在输入网格表面;然后利用场对齐CVT优化得到网格边与输入方向场对齐的三角网格;再通过网格边-场方向匹配初步提取四边网格,并基于拓扑模式进行奇异点的识别与消除;最后利用三角形配对得到准四边网格.实验结果表明,该方法能够生成对齐方向场且质量较高的准四边网格.