虚拟现实技术研究背景目的意义与国内外现状.doc
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施工现场施工工艺的虚拟现实应用研究虚拟现实(VR)技术是一种利用计算机技术模拟出虚拟的三维世界的交互式体验方式。
随着科技的进步,虚拟现实已经在各个领域得到广泛应用,其中之一就是施工现场。
本文将探讨施工现场施工工艺中虚拟现实技术的应用研究。
一、背景介绍施工现场是一个复杂多变的环境,涉及多种人员和设备协同作业。
传统的施工过程可能存在很多问题和风险,因此,如何提高施工效率和安全性成为了一个重要课题。
而虚拟现实技术则可以通过模拟真实环境和寻找最佳方案等方式来解决这些问题。
二、虚拟现实在施工过程中的应用1.模型构建与可视化在建筑项目中,一旦确定了设计方案后就需要进行模型构建。
传统方式下需要通过2D图纸或者简单3D模型来呈现项目的样貌。
但是这种方式无法给相关人员提供真实感受和空间思考能力。
有了虚拟现实技术后,可以将设计方案通过虚拟场景的方式完整地展示出来,使相关人员能够真实感受到建筑的外观、内部布局和空间感。
2.施工过程仿真在施工之前,常常需要对施工流程进行演练和评估。
而通过虚拟现实技术,可以将施工过程模型化,并借助交互式设备让用户在虚拟环境中参与到各个阶段的施工中来。
这不仅可以提供真实感受,还能及时发现潜在问题并解决,避免后期重大改动。
3.安全培训和风险识别虚拟现实技术可用于培训人员有关施工安全的知识和操作技巧。
利用虚拟环境模拟各种危险场景,员工可以在“无实际危险”的状态下学习如何正确应对紧急情况,并提高其应变能力。
此外,通过在虚拟环境中主动寻找潜在危险因素,可以帮助项目团队预先识别并解决安全风险。
4.远程协同工作现代建筑项目往往涉及多个分散的团队,需要远程协同工作以统一思路和行动。
虚拟现实技术可以通过创建虚拟会议室的方式,让分散的团队成员无需实际聚集在一起,即可共同参与建筑方案的讨论和审查,并及时做出决策。
5.质量控制和问题解决通过虚拟现实技术可以对施工质量进行全面监测和控制。
利用3D扫描技术可以将施工现场精确地还原到虚拟环境中,并且能够触发提供某个地点的更多关于该点相关信息。
虚拟现实技术发展调研报告1. 引言虚拟现实技术(Virtual Reality,简称VR)是一种通过计算机生成的仿真环境,能够模拟现实世界或创造虚构的环境,使用户能够沉浸其中并与虚拟环境进行交互。
近年来,虚拟现实技术得到了快速发展,并在各个领域得到广泛应用,例如娱乐、教育、医疗等。
本报告旨在对虚拟现实技术的发展进行调研,探讨其现状和未来发展趋势。
2. 虚拟现实技术的研究背景虚拟现实技术的研究起源于20世纪60年代,当时主要用于军事训练和科学研究。
随着计算机性能的提升和相关技术的进步,虚拟现实技术逐渐走出实验室,应用于更广泛的领域。
如今,虚拟现实技术已经成为了一个热门的研究领域,并且在商业应用中也取得了许多突破性进展。
3. 虚拟现实技术的应用领域3.1 娱乐领域虚拟现实技术在娱乐领域有着广泛的应用。
虚拟现实游戏是其中最重要的应用之一,通过头戴设备和手柄,用户可以模拟各种场景,与虚拟环境进行互动。
此外,虚拟现实技术还被用于电影、电视和音乐等娱乐内容的创作与观赏。
3.2 教育领域虚拟现实技术为教育领域提供了新的教学手段。
通过虚拟现实设备,学生可以身临其境地参观历史遗址、观察细胞结构等,增强了学习的体验感和深度。
此外,虚拟实验室也极大地降低了实验成本和风险,提高了学生对实验的参与度。
3.3 医疗领域虚拟现实技术在医疗领域的应用越来越多。
通过虚拟现实系统,医生可以进行精确的手术操作模拟,提高手术的成功率和安全性。
另外,虚拟现实技术还被用于心理治疗,帮助患者缓解焦虑和恐惧。
4. 虚拟现实技术的发展趋势4.1 硬件设备的改进虚拟现实技术需要配备消耗大量计算资源的设备,例如高性能的计算机和显卡。
未来,随着硬件设备的不断改进,如更小、更轻、更高分辨率的头戴设备,虚拟现实技术将变得更加便携和易于使用。
4.2 人工智能的融合人工智能技术的发展将为虚拟现实技术带来新的机遇。
通过人工智能,虚拟现实系统可以根据用户行为和反馈,智能地调整虚拟环境的内容和交互方式,提供更加个性化和沉浸式的体验。
国内外虚拟仿真教学的发展现状1. 引言1.1 背景介绍虚拟仿真教学是一种结合了虚拟现实技术和教育教学方法的新型教学模式,通过模拟真实场景并运用计算机图形学、多媒体技术等手段,使学生能够在虚拟环境中进行实践操作和学习。
随着信息技术的迅速发展,虚拟仿真教学在教育领域中得到了广泛应用,并在提高教学效果、培养学生实践能力等方面展示出巨大优势。
我国虚拟仿真教学起步较晚,但近年来受到政府、学校和科研机构的重视和支持,取得了一定的发展成果。
在国内,高校、中小学和职业教育机构纷纷引入虚拟仿真技术,开展实验室建设、职业技能培训等教学活动。
一些科研团队也在虚拟仿真教学领域取得了一系列研究成果,推动了虚拟仿真教学的不断创新与发展。
2. 正文2.1 国内虚拟仿真教学的发展现状虚拟仿真教学在国内的发展可以追溯到上世纪90年代初,当时我国开始引入虚拟仿真技术用于军事训练和飞行模拟。
随着信息技术的持续发展和应用,虚拟仿真技术逐渐在教育领域得到推广和应用。
近年来,我国在虚拟仿真教学领域取得了显著进展,各级教育机构纷纷引入虚拟仿真技术改善教学方式。
许多高校建立了虚拟仿真实验室,开设了相关课程。
一些企业也开始将虚拟仿真技术应用于员工培训和技能提升。
在幼儿教育领域,一些虚拟仿真教育软件也开始受到关注和应用,帮助儿童在趣味中学习知识。
而在医学教育领域,虚拟仿真技术被广泛应用于手术模拟和临床技能培训中,提高了医学生的实践能力。
国内虚拟仿真教学的发展态势良好,逐渐成为教育改革的重要组成部分。
未来随着技术的不断创新和完善,虚拟仿真教学在国内将有更广阔的应用空间,为教育事业的发展提供更多可能性。
2.2 国外虚拟仿真教学的发展现状在国外,虚拟仿真教学已经得到广泛应用和发展。
以美国为例,许多大学和研究机构都投入大量资源用于虚拟仿真教学的研究和实践。
通过虚拟仿真技术,学生可以参与真实的模拟实验和场景,在虚拟环境中进行实践操作和学习,提高他们的实际操作能力和技能水平。
虚拟现实报告摘要:虚拟现实( Virtual Reality, VR )是一种计算机系统技术,可模拟并创造一种仿真环境,使用户置身于其中并与之互动。
本报告将对虚拟现实的基本原理、应用领域以及未来发展进行探讨和分析。
正文:一、虚拟现实的基本原理虚拟现实技术的实现主要依靠计算机传感器技术、图像处理技术、显示技术、并行计算技术等多个学科领域的交叉融合。
VR围绕着三个核心问题而展开:感知、交互和背景环境。
其中感知技术实现了人机交互的方式和信息交流的途径;交互技术使用户可以操作虚拟环境中的对象或影响虚拟环境的状态;背景环境技术包括声音、图像以及多模态技术。
二、虚拟现实的应用领域(一)娱乐领域VR技术在游戏、电影、音乐等多个娱乐领域都有广泛的应用。
例如,游戏领域中,VR可以实现真实身临其境式的游戏体验,并增强游戏的沉浸感。
(二)医学领域VR技术在医学领域可以被用于教育、训练、手术过程仿真和康复等方面。
例如,手术仿真可以减少医疗事故的发生,促进手术技术的提升,而康复方面则可以通过VR技术提高患者的参与度,增强训练效果。
(三)教育领域VR技术可以为学生提供更为丰富、真实的课堂教学环境,帮助提高学生的参与度和学习效果。
例如,VR技术可以让学生们身临其境地观察大自然中的动植物,或者在虚拟实验室中进行实验操作。
三、虚拟现实的未来发展虚拟现实技术还在不断地发展和完善中,未来将有更多更广泛的应用。
未来的虚拟现实技术将更加智能,更加贴近人类的需求。
例如,在医疗领域中,未来的VR技术可以通过智能诊断增加病情预测的准确性;在娱乐领域中,未来的VR技术可以通过深度学习实现游戏角色的情绪语音的实时识别和处理,进一步提升游戏沉浸感。
结论:虚拟现实技术自问世以来已经发展了数十年,正在不断地推动着人类的科技进步和生活变革。
VR技术的应用领域已经涉及到了游戏、医学、教育等多个领域,并在这些领域中产生了巨大的经济效益和社会效益。
在未来,VR技术将会变得更加成熟普及,带来更为广泛和深远的影响。
虚拟现实技术研究背景及国内外现状1课题的研究背景目前,虚拟漫游技术在实现方法上可分为两种,主要是按照虚拟场景的构造方来区分,一种是传统的基于几何图形绘制(Graph——based Rendering,GBR)的虚拟漫游技术,另一种是新兴的基于图像绘制(Image——based Rendering,IBR)的虚拟漫游技术。
传统的漫游主要使用成熟的几何建模技术,通过手工方法实时建立场景的三维模型,这种方法需要花费大量时间建模,而且对硬件性能的要求很高,其漫游场景是由计算机根据一定的光照模型绘制的,色彩层次没有实际的自然景观丰富,带有明显的人工痕迹。
为此,近几年来国际上开始出现基于图像绘制技术来构造虚拟空间的方法,它利用照相机采集的离散图像或摄像机采集的连续视频作为基础数据,经过图像处理生成全景图并对其进行时间或空间的关联,从而建立起具有空间操纵能力的虚拟场景。
虚拟实景漫游是对现实世界中的景物虚拟漫游,与一般传统的或计算机动画的虚拟漫游相比,它具有以下特点:(l)一般的漫游对象往往是通过创作或设计想象出来的,以人工环境为主,而虚拟实景漫游的对象则是在现实世界中客观存在的;(2)一般的漫游环境中的视觉效果通常是由人工设计出来的,允许与实际情况不完全吻合,而虚拟实景漫游中的视觉效果则要求尽可能的与实际的视觉效果相一致,才能给人以身临其境的视觉感。
基于图像的虚拟现实系统具有场景逼真、交互方便和无需特殊的硬件等优点,目前已用于虚拟旅游和娱乐、虚拟训练、医疗领域和虚拟制造等方面,还可用于科学可视化和系统仿真等方面。
由此可以看出,基于图像的虚拟现实技术具有极大的应用前景和研究意义。
2 国内外研究现状虚拟现实技术的产生与发展,就虚拟实现本身而言,它主要设计到三个研究领域:1.通过计算机图形方式建立实施的三维视觉效果。
2.建立对虚拟世界的观察面。
3.使用虚拟现实技术加强诸如科学计算技术方面的应用。
目前,建立虚拟现实技术已引起了人们的普遍关注,目前,在国内外有许多政府部门,公司,大学,研究所正在致力于这方面的研究。
计算机论文虚拟现实技术在教育领域的应用研究在虚拟现实(Virtual Reality,简称VR)技术日益发展的时代背景下,它已经成为了教育领域中一种引人注目的方法和工具。
本文将对计算机论文虚拟现实技术在教育领域的应用研究进行探讨。
概述虚拟现实技术是一种通过计算机生成的模拟环境,它能够模拟真实世界或者创造出一个虚构的环境,用户可以通过感官设备进入这个虚拟环境并与之互动,获得身临其境的体验。
这种技术在游戏、医疗和工业等领域得到了广泛应用,而在教育领域的应用也日益受到重视。
虚拟现实技术在教育领域的应用1. 提供身临其境的学习体验虚拟现实技术能够创建逼真的虚拟环境,使学生感觉像是身处其中。
例如,在生物学课程中,学生可以通过虚拟现实设备进入人体器官的模拟环境,直观地观察和学习人体结构,提高学习效果和兴趣。
这种身临其境的学习体验可以更好地吸引学生的注意力,提高他们的学习积极性。
2. 开拓学习空间虚拟现实技术不受时间和地点的限制,可以创造出各种各样的学习场景。
学生可以通过虚拟现实设备参观世界著名博物馆、历史遗迹等,获得更丰富的学习体验。
这种开拓学习空间的方式可以让学生置身于无法或者难以亲身体验的场景中,拓宽他们的视野和知识面。
3. 个性化学习辅助工具虚拟现实技术可以根据学生的需求和兴趣,提供个性化的学习辅助工具。
例如,在语言学习中,学生可以通过虚拟现实设备与虚拟智能机器人进行对话练习,以提高说英语的能力。
这样的个性化学习辅助工具可以更好地满足学生的学习需求,提高学习效果。
4. 提供实践机会虚拟现实技术能够模拟各种实践场景,为学生提供更多的实践机会。
例如,在医学教育中,学生可以通过虚拟现实设备进行手术模拟实践,熟悉手术步骤和操作技巧,为将来的实际手术做好准备。
这种实践机会可以帮助学生提前获得实践经验,提高操作技能。
5. 促进团队合作和沟通虚拟现实技术可以创建多人虚拟环境,使学生能够进行团队合作和沟通。
例如,在团队项目中,学生可以通过虚拟现实设备在同一个虚拟环境中一同工作,共同解决问题。
虚拟技术在高校计算机教学中的有效应用研究1. 引言1.1 背景介绍随着信息技术的快速发展,虚拟技术在高校计算机教学中的应用也变得越来越广泛。
通过虚拟技术,学生可以在模拟的环境中进行实际操作,进行虚拟实验,甚至参与虚拟现实场景,从而更好地掌握计算机相关知识和技能。
虚拟技术还可以帮助教师更好地设计和实施教学内容,提高教学效率和质量。
本研究旨在探讨虚拟技术在高校计算机教学中的有效应用,分析其现状和影响,为进一步推动虚拟技术在高校教育中的发展提供参考和借鉴。
1.2 研究意义在高校计算机教学中,虚拟技术的应用已成为一个热门的研究话题。
虚拟技术包括虚拟现实技术、虚拟仿真技术和虚拟实验技术等,通过这些技术,可以为学生提供更加直观、生动的学习体验。
研究表明,虚拟技术在高校计算机教学中的应用可以有效提升教学效果,激发学生学习的兴趣和积极性,促进学生的思维发展和能力提升。
虚拟技术在高校计算机教学中的应用研究具有重要的意义。
虚拟技术可以为传统教学带来革命性的改变,推动教学模式的创新,提高教学效率和质量。
虚拟技术可以为学生提供更加丰富多样的学习资源和互动环境,促进跨学科的知识融合和综合能力的培养。
最重要的是,虚拟技术的应用不仅可以提升高校计算机教学的水平,还可以为学生提供更广阔的就业机会和发展空间,促进学生的全面发展和社会适应能力的提升。
研究虚拟技术在高校计算机教学中的有效应用具有重要的理论和实践意义。
1.3 研究目的在现实社会中,高校计算机教学一直是一个备受关注的领域。
随着虚拟技术的迅速发展,越来越多的高校开始将虚拟技术运用到计算机教学中,以提高教学质量和效果。
本研究旨在探讨虚拟技术在高校计算机教学中的有效应用,通过对虚拟现实技术、虚拟仿真技术和虚拟实验技术在教学中的具体应用进行研究和分析,探讨虚拟技术对高校计算机教学的影响及其潜力。
通过比较不同虚拟技术在教学中的优缺点,旨在为高校计算机教育改革提供参考和建议。
通过本研究,我们希望能够深入探讨虚拟技术在高校计算机教学中的应用效果,为教育教学工作者提供更具体的指导和借鉴,推动高校计算机教学的创新和发展。
开设虚拟现实应用技术专业论证报告1.引言本文旨在论证开设虚拟现实应用技术专业的必要性和重要性。
2.背景虚拟现实技术作为一种新兴的技术手段,正在逐渐引起广泛关注和应用。
它通过模拟真实世界的感官体验,为用户提供沉浸式的视听感受,具有巨大的潜力和广阔的应用前景。
3.专业意义开设虚拟现实应用技术专业具有以下重要意义:培养专业人才:虚拟现实技术的应用领域涉及游戏、娱乐、教育、医疗等多个领域,需要掌握相关技术和知识的专业人才来开发和应用。
推动产业发展:虚拟现实技术已经成为世界范围内的热门产业,开设相关专业将有助于推动我国虚拟现实产业的发展和壮大。
增强国际竞争力:虚拟现实技术是全球竞争的焦点之一,我国应加强相关专业的培养,以提高我国在虚拟现实领域的国际竞争力。
4.专业设置及课程内容开设虚拟现实应用技术专业应包括以下方面的专业设置和课程内容:虚拟现实技术基础:包括虚拟现实原理、虚拟环境建模、虚拟现实设备等方面的基础知识与技能。
虚拟现实应用开发:包括虚拟现实应用开发工具、虚拟现实场景设计与实现、虚拟现实交互技术等方面的专业技能培养。
虚拟现实应用领域研究:包括虚拟现实在教育、医疗、娱乐等领域的研究与实践,以及相关行业趋势和前沿技术的研究。
5.培养目标及就业前景开设虚拟现实应用技术专业的培养目标是培养具备虚拟现实技术应用开发与应用研究能力的专门人才。
毕业生可以在游戏、动漫、教育、医疗等行业从事虚拟现实应用开发、虚拟现实场景设计、虚拟现实系统管理等相关工作。
6.结论通过开设虚拟现实应用技术专业,可以有效培养人才,推动产业发展,增强国家竞争力。
因此,建议在研究生院设立该专业,并制定相关的培养计划和课程体系。
游戏娱乐领域虚拟现实技术应用及发展趋势研究第1章绪论 (3)1.1 研究背景及意义 (3)1.2 研究内容与目标 (3)1.3 研究方法与结构安排 (3)第2章虚拟现实技术概述 (4)2.1 虚拟现实技术定义与发展历程 (4)2.2 虚拟现实技术的核心技术与分类 (4)2.3 虚拟现实技术在游戏娱乐领域的应用价值 (5)第3章虚拟现实硬件设备技术 (5)3.1 头戴式显示器技术 (5)3.1.1 显示技术 (5)3.1.2 视场角 (6)3.1.3 分辨率 (6)3.1.4 刷新率 (6)3.2 位置追踪与动作捕捉技术 (6)3.2.1 位置追踪技术 (6)3.2.2 动作捕捉技术 (6)3.3 输入设备与交互技术 (7)3.3.1 输入设备 (7)3.3.2 交互技术 (7)第四章虚拟现实软件技术 (7)4.1 虚拟现实内容制作技术 (7)4.1.1 三维建模技术 (8)4.1.2 材质与贴图技术 (8)4.1.3 动画与仿真技术 (8)4.2 虚拟现实引擎技术 (8)4.2.1 Unity引擎 (8)4.2.2 Unreal Engine (8)4.2.3 CryEngine (8)4.3 虚拟现实网络传输与渲染技术 (8)4.3.1 网络传输技术 (9)4.3.2 实时渲染技术 (9)4.3.3 多人互动技术 (9)第5章虚拟现实技术在游戏娱乐领域的应用案例 (9)5.1 国内外虚拟现实游戏发展现状 (9)5.2 虚拟现实游戏类型与特点 (9)5.3 典型虚拟现实游戏案例分析 (10)第6章虚拟现实技术与游戏产业发展趋势 (10)6.1 虚拟现实技术发展趋势 (11)6.1.2 应用层面 (11)6.2 游戏产业与虚拟现实技术的融合创新 (11)6.2.1 游戏类型创新 (11)6.2.2 游戏玩法创新 (11)6.3 我国虚拟现实游戏产业政策与发展机遇 (11)6.3.1 政策支持 (12)6.3.2 发展机遇 (12)第7章虚拟现实技术在游戏设计中的创新应用 (12)7.1 虚拟现实技术对游戏设计理念的影响 (12)7.1.1 沉浸式体验的强化 (12)7.1.2 游戏叙事方式的改变 (12)7.1.3 游戏玩法创新 (12)7.2 虚拟现实游戏交互设计 (12)7.2.1 交互方式创新 (12)7.2.2 交互设备发展 (13)7.2.3 交互反馈优化 (13)7.3 虚拟现实游戏场景与角色设计 (13)7.3.1 场景设计创新 (13)7.3.2 角色设计创新 (13)7.3.3 虚拟现实游戏场景与角色互动 (13)第8章虚拟现实技术在游戏体验优化中的应用 (13)8.1 虚拟现实游戏视觉体验优化 (13)8.1.1 环境建模与渲染 (13)8.1.2 视角调整与立体显示 (13)8.1.3 视觉特效与动画 (14)8.2 虚拟现实游戏听觉体验优化 (14)8.2.1 空间音频技术 (14)8.2.2 音频资源制作与处理 (14)8.2.3 交互式音频系统 (14)8.3 虚拟现实游戏交互体验优化 (14)8.3.1 控制器与手势识别 (14)8.3.2 触觉反馈技术 (14)8.3.3 人工智能与自适应游戏设计 (14)第9章虚拟现实技术在游戏娱乐领域的挑战与问题 (14)9.1 虚拟现实技术硬件设备局限性 (14)9.1.1 显示设备分辨率不足 (15)9.1.2 硬件设备延迟问题 (15)9.1.3 舒适性与重量平衡 (15)9.2 虚拟现实内容制作难题 (15)9.2.1 高质量内容制作成本高 (15)9.2.2 技术人才短缺 (15)9.2.3 用户体验与内容创新的矛盾 (15)9.3 虚拟现实游戏产业发展面临的挑战 (16)9.3.2 盈利模式不明确 (16)9.3.3 用户普及率低 (16)9.3.4 政策法规及监管问题 (16)第10章虚拟现实游戏娱乐产业发展策略与建议 (16)10.1 技术研发与创新策略 (16)10.2 市场拓展与渠道建设策略 (16)10.3 政策支持与产业协同发展建议 (17)第1章绪论1.1 研究背景及意义信息技术的飞速发展,虚拟现实(Virtual Reality,简称VR)技术逐渐成为游戏娱乐领域的一大热点。
虚拟现实技术研究背景目的意义与国内外现状1 研究背景、目的与意义2国内外研究现状2.1图像配准现状2.2图像融合现状1 研究背景、目的与意义在实际的科研和工程中,经常会用到超过人眼视角的高分辨率图像,而普通相机的视角往往不能满足需要,而专业相机价格又比较昂贵。
例如由于距离的限制。
某些超大尺寸的物体无法用一张照片拍摄下来,这在航空航天照片的拍摄中尤显得明显。
20世界90年代初,出现了虚拟现实技术VR, VR是Virtual Reality 的缩写。
近几年来,虚拟现实技术成为计算机技术领域中最为热门的科研课题之一,相应技术的发展也相当迅速。
虚拟现实是一种人与通过计算机生成的虚拟环境之间可自然交互的人机界面,其应用开发前景非常广阔,市场潜力不可估量。
目前,它在航空航天、机械设计、科学计算、影视娱乐、化学医药和军事训练等诸多领域得到了初步的应用,而且很多应用是其他技术所无法替代的。
虚拟现实生成的关键在于虚拟场景建模—虚拟世界的构造。
虚拟现实要求具有沉浸感,因此对逼真的虚拟环境的建立的要求越来越高。
围绕虚拟场景建模问题的解决方式主要有两种:一种是基于计算机图形学的三维几何模型建模和绘制(Geometry-Based Modeling and Rendering, GBMR)技术,一种是基于图像的建模和绘制(Image-Based Modeling and Rendering, IBMR)技术。
GBMR场景构造法通常是建立场景的三维几何模型,然后对场景中的光照、物体的材料、表面的纹理等特征进行描述,当视点在场景中移动的时候,通过光强的计算和消隐等技术来生成视点观察到的图像。
该方法一般用在基于高性能图形工作站的系统中。
但是该方法需要进行大量的计算,对系统硬件的计算能力和图形加速性能都有很高的要求,而且,计算机图形的生成与显示时间依赖于图形的复杂度,这与虚拟现实的实时要求相矛盾。
IBMR场景构造法是近几年才发展起来的,该建模方式是在一定的图像处理算法和视觉计算算法的基础上,由待建三维虚拟空间的有限幅图像样本来直接构造三维场景,即以环境中抽样出的离散图像组成基础数据,通过处理与组织这些图像数据得到环境的连续描述过程。
IBMR技术摒弃传统的三维建模生成虚拟场景的方法,通过对一组预先采集到的场景图像进行适当组合来完成虚拟场景的图像绘制工作。
它具有真实场景的绘制质量,而且算法复杂度与场景复杂度无关,只与图像的分辨率有关,避免了大量图形计算,逐渐成为研究的主流。
IBMR的主要特点是它的绘制和场景复杂度无关。
场景图像拼合技术就是这样一种场景编码方法,它被大多数IBMR方法用来建立高分辨率的复杂场景,例如柱面和球面全景图、环境映照等等。
这种方法利用预先获取的一组图像样本实现虚拟场景的360°任意漫游。
根据这些方法的特点,IBMR可以分为四类:视点插值、全视空间函数构造方法、全景图像拼合方法和深度映射恢复方法。
其中全景图像拼合是利用照相机平移或旋转得到的部分重叠图像样本生成一个较大的甚至左右对接的全方位图像的场景绘制方法,它成为IBMR绘制方法中的一项基本技术。
在基于全景图像拼接方法的虚拟现实系统中,虚拟场景按以下步骤生成:首先利用采集到的离散图像或连续图像序列作为基础数据,经过处理形成全景图像,然后通过合适的空间模型把多幅全景图像组织为虚拟全景空间。
用户在这个空间中可以进行前进、后退、360°环视、仰视、俯视、近看和远看等操作。
虚拟全景空间具有如下优点:(1)不需要硬件加速就能在PC机上实时运行;(2)不依赖于特殊的设备,如头盔显示器等;(3)能显示高质量图像,而且处理时间与场景复杂度无关。
由此可见,在IBMR绘制方法中,全景图像的拼合是较有代表性的一项基本技术,目前广泛地应用于虚拟现实和计算机视觉等多个领域,关于它的研究对于整个IBMR技术有普遍意义。
但是总的来说,目前的虚拟现实技术还很不成熟。
尽管近年来在各界的关注下,该技术已经取得了长足的发展,但是由于其发展时间有限,技术难度高,因此当前的发展状况距离各行各业的实际需求仍然相差甚远。
虚拟现实技术要得到充分的应用还有很多工作需要完成。
2国内外研究现状全景图像的拼接是指利用照相机平移或旋转得到的部分重叠的图像样本,生成一个较大的甚至360度的全方位图像的场景绘制方法。
换句话说,就是给定某个真实场景的一组局部图像集,然后对这一组图像集进行拼接,生成包含这组局部图像的新视图。
全景图的生成一般有以下几个步骤:(l)先将从真实世界中拍摄的一组照片以一定方式投影到统一的空间面中,空间面有立方体、圆柱体和球体表面等,这样这组照片就具有统一的参数空间坐标(2)在这个统一的空间面对相邻图像进行比较,以确定可匹配的区域位置以及匹配的几个参数,如果存在噪声图像,还必须先将噪声图像筛除;(3)将图像重叠区域按照计算参数进行拼接融合处理,拼接成全景图。
2.1图像配准现状在全景图的构建中,相邻图像重叠范围的确定即图像配准是最为关键的一步。
针对两幅相邻图像的配准,国内外的研究人员已经做了大量的相应研究工作,并取得了可观的研究成果。
1975年Kuglin和Hines首先提出用于图像配准的相位相关度法,该方法具有场景无关性,能够将纯粹二维平移的图像精确地对齐。
后来,De Castro和Morandi发现用傅立叶变换确定旋转对齐,就像确定平移对齐一样;1996年,Reddy和Chaterji改进了De Castro的算法,指出两幅图像的平移矢量可以通过它们互功率谱(Cross Power Spectrum)的相位直接计算出来,大大减少了需要转换的数量。
基于几何特征的图像配准方法是图像配准技术的另一研究热点。
1994年,Blaszka,Rachid Deriche通过二维高斯模糊过滤可以得到一些低级特征模型,如边模型、角模型和顶点模型。
以此为基础,后来有越来越多的人开始研究基于这些图像中的低级特征进行图像拼接的方法。
1997年,Zaghlami,Faugeras,Deriche 提出基于几何角模型的图像对齐算法,因为角模型提供了比坐标点更多的信息;接着在1999年,Bao,Xu提出利用小波变换提取保留边(edge-reserving)的视觉模型进行图像对齐;而Nielsen则提出基于几何点特征优化的匹配方法。
2000年,Kang,Cohen,Medioni提出了基于图像的高级特征进行图像拼接的方法,他们是利用特征图像关系图来进行图像对齐。
通过利用图像的低级特征到绪论硕士论文后来利用其高级特征,人们对图像的分析和理解日益深入,图像拼接技术的研究也逐渐成熟起来。
基于运动的全景图像配准模型由RichardSzeliskl在1996年提出,采用Levenberg一Marquardt迭代非线性最小化方法(简称L-算法),通过求出图像间的几何变换关系来进行图像配准,由于此方法效果较好,收敛速度快,且可处理具有平移、旋转、仿射等多种变换的待拼接图像,因此也成为图像拼接领域的经典算法,而RichardSzeliski也从此成为图像拼接领域的奠基人,他所提出的理论己经成为一种经典理论体系,直到今天仍然有很多人在研究他的拼接理论。
2000年,Shmuel Peleg, Benny Rousso, Alex Rav-Acha和Assaf Zomet在Richard Szeliski 的基础上做了进一步改进,提出了自适应的图像拼接模型,它是根据相机的不同运动,自适应选择拼接模型,通过把图像分成狭条进行多重投影来完成图像的拼接。
这一研究成果无疑推动了图像拼接技术的进一步发展,自适应问题也从此成为图像拼接领域研究的新热点。
在国内,1997年,王小睿等提出并实现了一种自动图像配准方法,用于图像的高精度配准,但实际上它只是一种使用互相关系数作为相似性测度的半自动图像配准方法。
1998年,张祖勋等提出了采用多级影像概率松弛整体匹配技术,用于不同传感器、不同空间分辨率的遥感影像的快速配准。
2001年,清华大学的研究人员提出了一种针对图像拼接过程中计算量与拼接精度之间进行折衷的方案,该方案用三角架保证摄像机基本绕垂直轴旋转,但是不对摄像机的旋转角度作严格限制。
同年,华中科技大学的研究人员提出了依据变形图像推导出相邻两幅变形图像间的数学关系,用相关法识别特征点,经过几何变形校正以构成大图像的算法;郭海涛等提出了一种将遗传算法用于图像配准的算法,分析了遗传算法中群体的大小、交叉率、变异率、选择机制对影像匹配的影响,特别是对未成熟收敛等问题进行了较为深入的研究;熊兴华等为了加速匹配并为高精度子像素匹配提供稳健而相对精度的初值,提出了一种基于遗传算法和最小二乘法匹配相结合的遥感图像子像素匹配算法。
针对动态全景图拼接,2002年,杜威、李华两人提出了一种应用于动态场景的全景图表示方法,将视频纹理和全景图结合起来,构造动态全景图。
2005年,侯舒维,郭宝龙针对现有基于灰度级相似的图像拼接方法的缺点,提出了一种图像自动拼接的快速算法,该算法综合考虑了图像拼接的精度和速度,在基准特征块的提取上,采用简单的边缘信息闭值法,在块的搜索上,采用金字塔式分层搜索策略。
同年,方青,王博亮提出了一种新的基于比值模板匹配的彩色图像拼接算法,通过在比值模板的构造中引入一个自相关属性来增强模板匹配的健壮性,为了保证待拼接图像在色差与亮度上的一致性,对拼接的结果图进行了相关校正。
南京理工大学硕士学位论文全景图自动生成技术研究.2.2图像融合现状图像融合的概念最早由美国学者提出,是将两个或者两个以上的传感器在同一时间(或不同时间)获取的关于某个场景的图像或者图像序列信息加以综合,生成一个新的有关此场景的解释,而这个解释是从单一传感器获取的信息中无法得到的。
按融合在处理过程中的流程可以分为像素级图像融合,特征级图像融合和决策级图像融合3个类别。
像素级方面,Achalakul研究了一种谱屏蔽PCT算法(spectral- screening PCT algorithm),可以融合超谱(hyper-specral)图像,并采用PCT方法研究了高性能多光谱CCD摄像系统的分布实时图像融合算法;Tseng研究了一种用整数小波变换和PCA融合低分辨LandsatTM多谱图像与SPOT全彩色(PAN)图像以生成谱损失小的高分辨多光谱图像。
特征级数据融合的主要方法有:聚类分析方法、Dempster一Shafer推理方法、贝叶斯估计方法、信息嫡方法、加权平均方法、表决方法以及神经网络方法等。
决策级图像融合是一种更高层次的信息融合,其结果将为各种控制或决策提供依据。
常用的融合方法有贝叶斯估计法、神经网络法、模糊聚类法,以及专家系统等。