增强现实环境中的虚拟人物助手研究与实现

发布时间：2021-03-01 00:13

　　增强现实技术能够在真实环境中准确定位,将计算机产生的虚拟信息,叠加在用户所看到的真实世界景象上,实现对真实世界的信息扩展。增强现实技术有三个特点:虚实结合、实时交互、三维注册,已被广泛应用于多个领域。本文在增强现实场景下构建虚拟人物助手,为人们的日常室内生活提供帮助。增强现实技术的沉浸式三维显示效果使虚拟人物更加逼真生动。结合语音识别技术,让人通过语音与虚拟人物助手交互。通过HoloLens对周围环境的感知,实现室内导航,为虚拟人物提供运动路径。论文主要完成了以下工作:（1）研究了增强现实场景下的人机交互技术。分析了三维显示技术中光照模型及渲染过程,在着色器中实现多种特殊显示效果。基于HoloLens平台,开发了视线凝视、手势识别两种交互方式。开发了基于Azure云服务的中文语音识别与中文语义分析模块,扩展了HoloLens中文语音交互功能。（2）开发了增强现实环境下的室内导航功能。采用图片标识识别技术建立了环境全局坐标系,建立了其与HoloLens坐标系的关系。开发了基于HoloLens的三维环境实时建模模块。将环境模型体素化,判定并划分可行走区域,生成凸多边形导航网格。在导航网格上... 

【文章来源】：华中科技大学湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：83 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

从真实环境到虚拟环境的顺序图

光线从光源发出，经过物体表面漫反射后的颜色。由个方向的，可以认为任何反射方向的光线强度分布是均匀一的视角无关，而与入射光线的角度有关。漫反射符合兰伯特)所示，反射光线的强度与表面法线和光源方向之间的夹角余 max 0, diffuse light diffuseC C m n I 源的颜色，mdiffuse是材质漫反射的颜色，n 是表面法线矢量。当表面法线 n 与指向光源方向 I 夹角大于 90 度时，光线反射 Cdiffuse应为 0。没有被光源所照射，则表面仅受环境光影响，导致此表面颜法被正确展示。可以采用改进的半伯特模型，如公式( 2.3 ) Saturate diffuse light diffuseC C m n I 表示将值截取到[0,1]范围内。通过设定 α 与 β 值，使 线反射的明暗程度，使背对光源的表面也可以清晰地展现。图比图。

g 模型计算高光反射的过程如公式( 2.4 )与( 2.5 )所示。 max 0, glossmspecular light specularC C m v rr 2 n I n I lar是材质高光反射的颜色，v 是光线从物体表面入射到观察者眼睛方向，n 是表面法线矢量，I 是指向光源方向的单位矢量。mgloss反光度，用于表示高光区域的大小与亮度，mgloss越大，高光区域-Phong 模型来计算高光反射，如公式( 2.6 )与( 2.7 )所示。 max 0, glossmspecular light specularC C m n h v Ihv I 表面点指向观察点与指向光源两个方向的角平分线。在实际计算体表面足够远时，h 可以认为是定值，因此 Blinn-Phong 模型计g 模型中的高光区域过渡比 Phong 模型更光滑，范围更大，如图

【参考文献】：
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本文编号：3056658