基于环境映照的增强现实技术

设计了一个基于环境映照的增强现实系统的模型,同时介绍了一种环境映照快速预滤波技术。此模型的实现过程表明,该文的方法实现相对简单,绘制的画面真实感强,并且有一定的交互功能。

一种基于环境映照变换的快速光线跟踪算法

环境映照是简化光线跟踪过程、增强画面真实感的有效方法之一．现有的环境映照技术不能精确地生成物体表面的镜面反射分量和折射分量，只能大致反映周围环境对物体表面光亮度的影响．本文提出的基于环境映照变换的光线跟踪算法是在原有的环境映照上增加了景物可见点的深度信息，只需对相邻环境映照立方体表面上少量象素内所记录的可见点作再投影就能求得各光线入射点处精确的镜面反射分量和折射分量．这个算法完全是在图像空间解决问题，与场景的复杂程度无关．本方法为实时生成镜面反射效果和折射效果提供了一条很有潜力的实现途径．

基于多渲染目标的动态立体环境映照实现

以往动态立体环境映射需要立体纹理的每个面都单独进行渲染，这种方式增加渲染PasS，降低帧率。该文用多渲染目标及几何着色器技术解决这个问题。渲染目标数组允许多渲染目标与深度缓冲同时激活。将送入几何着色器的每个三角形都生成6个三角形，并分别送到不同渲染目标上。用1次绘制完成以往6次绘制的任务，在不增加明显消耗的情况下，提高了帧率。

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.

基于立方体全景图的虚拟场景浏览技术研究及实现

虚拟现实技术将计算机采集到的各类信息以全新的方式组织起来,提供给用户一个趋于人性化的虚拟信息空间,如今通常以全景图象的方式来表示的虚拟场景主要有球面全景图、柱面全景图和立方体全景图3种模式.为了给用户浏览虚拟场景提供一种方便、自然的交互方式,提出了一种对立方体全景图进行实时交互浏览的基本重投影算法及其加速算法,并实现了一个立方体全景图浏览器,实验结果表明,该方法具有最大的观察自由度.

非线性视域插值

提出了一种新的基于图象的绘制技术．与线性视域插值方法不同，此方法能准确地模拟出漫游过程中的透视变换效果．为了加速视域插值算法，采用二叉剖分方法来优化源图象的分解，从而大大减少了分解后块图象的数目．对生成的中间画面上的黑洞，此方法分两个步骤来填充．算法首先根据深度信息来决定是否需要扩展与黑洞相邻的块图象的边界，然后采用多向视域插值方法插值这些扩展后的块图象来生成中间画面．理论和实验结果表明。

基于图像的光照模型的研究与实现

为了把计算机生成的虚拟物体更好地融入真实场景的实拍照片中,实现光照一致性的效果,提出了一个基于图像的光照模型,它使用光测图作为光源从而实现对场景的照明。在研究基于图像的局部光照模型时,又提出了双向折射率分布函数这一概念,从而简化了局部光照模型的设计。在实现阶段,采用立方体环境映照来表示场景,采用光测图记录环境映照中光辐射的分布信息,从而提高了绘制效率。实验表明,本模型较成功地实现了光照一致性,在增强现实、图像合成等方面具有很大的应用价值。