3D异面投影融合技术研究与系统实现

发布时间：2017-07-14 15:15

  本文关键词：3D异面投影融合技术研究与系统实现

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【摘要】：投影设备作为一种显示手段已经深入到我们的生活与工作中,其中二维显示方式更是充斥着整个显示领域,但随着数字多媒体的技术发展以及硬件的不断升级,人们已经无法满足于仅仅在平面的二维空间去做显示,从科幻电影到高级光学实验室,人们对全息三维投影的探索从来没有停止。然而在目前全息投影技术处于停滞的状况下,3D异面投影作为由2D投影向3D全息投影的过渡产品,同时具有着意义。3D异面投影技术采用“拍摄-投影”系统,依据光的可逆性,将计算机中所模拟的三维虚拟场景通过虚拟场景中的摄像机拍摄下来,同时将拍摄得到的画面反向投影到现实场景中(这里要求虚拟场景与现实场景是相同的)。从而达到现实场景中物体表面产生特效变化的视觉效果。在传统的3D异面投影系统中,只是采用离线渲染的方式,将渲染好的固定特效投射到场景中的物体表面。这种方式对场景的搭建要求过于严苛,而解决这些问题,则需要存在一套3D异面投影的管理系统作为支持,这也是本文系统开发的意义与目的。本文主要面向两个方向对系统进行开发:场景管理、投影融合。在场景管理方面,我们首先需要摒弃传统的离线渲染方案,采用实时渲染方式,使得我们可以实时对虚拟场景中物体进行管理、移动、编辑。从而可以随时调整由于虚拟场景中拍摄光路与现实场景中投影光路的不一致所导致的投影误差。投影融合技术在多媒体显示领域占有重要地位,其通过对多台投影仪器投射光路边缘的处理来实现拼接过度、色彩增强等功能。当下投影融合技术多应用在超大投影屏幕无缝拼接上,投影载体仍停留在2D与2.5D级别。而面向3D实体投影的融合方法则需考虑更多并非简单光照重叠的复杂因素。本文在现有融合技术的基础上,提出了应用图像变形处理实现对3D投影融合中不可控光路误差的弥补;并通过对MLS图像变形算法的改进,使之适应于GPU框架下计算及投影序列帧批处理。通过投影实验获得直观融合效果,同时比对普通融合算法基础上注入此方法前后的效率。本文在原有异面投影原理的基础上开发出了一套集管理、融合、以及可视化编辑的功能于一体的3D异面投影融合系统。解决了传统异面投影所面临的“定制化”、“一次性”、“低效率”的问题。通过调整渲染策略,突破现有异面投影的瓶颈。同时实现了达到了更好的3D投影效果。
【关键词】：3D体投影 融合 MLS 图像变形
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TP391.41
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-10
• 第1章 绪论10-14
• 1.1 研究背景10-12
• 1.2 研究的目的和意义12
• 1.3 论文结构12-14
• 第2章 投影融合系统的图像处理模型14-23
• 2.1 图形引擎概述14
• 2.2 图像处理模型概述14-15
• 2.3 计算机图形学渲染管线15-17
• 2.4 光照溢出融合算法17-21
• 2.5 本章小结21-23
• 第3章 3D异面投影融合系统分析与设计23-33
• 3.1 3D异面投影融合研究基本架构23-25
• 3.2 自适应投影融合渲染方案25-26
• 3.3 系统虚拟场景管理设计26-30
• 3.4 系统光照融合算法设计30-32
• 3.5 本章小结32-33
• 第4章 3D异面投影融合系统的实现33-44
• 4.1 主摄像机与窗口功能33-36
• 4.2 控件物体管理功能36-40
• 4.3 场景摄像机的管理40-43
• 4.4 本章小结43-44
• 第5章 3D异面投影融合系统结果展示与分析44-48
• 5.1 投影融合技术应用结果44-46
• 5.2 资源负载及效率分析46-47
• 5.3 本章小结47-48
• 第6章 结语与展望48-49
• 6.1 回顾与总结48
• 6.2 工作展望48-49
• 参考文献49-52
• 作者简介及在学期间所取得的科研成果52-53
• 致谢53

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本文编号：541587