室内VR漫游系统若干关键技术研究与设计
发布时间：2021-06-05 20:17
虚拟现实室内场景应用的需求日益增长,人们对场景真实感不足、画面流畅度有限、使用易疲劳等影响用户体验的问题要求越来越苛刻。在虚拟现实所使用的绘制技术中,传统的PBR技术面对越来越精细、复杂度越来越高的场景顶点数据日渐乏力,开始陷入性能瓶颈。光场技术作为一种前景光明的IBR技术随着近年来的硬件不断跟进开始在虚拟现实领域崭露头角。该技术拥有绘制结果逼真、计算开销与场景复杂度无关、符合人眼视觉习惯等巨大优势,但该技术目前仍然存在着采集成本较高、数据运算量较大及实时性有限等问题。针对以上问题,文中做了如下工作:（1）提出了一种适用于室内复杂静态场景的低成本光场采集方案。仅需一台相机即可进行采集,避免了相机阵列昂贵巨大且难以操控的问题,同时还继承了相机阵列方案空间分辨率高的优势。（2）提出一种基于相机标定和光流模拟的数据校正和扩充方法,作为低成本采集方案的优化和补充。针对方案中人工调整单台拍摄位置精度有限的问题,利用标定数据通过相机标定对采集的图像进行校正;针对方案中采集密度有限的问题,从图像运动分析的角度进行分析,运用光流法进行图像合成,实现了采集数据集的扩充。（3）提出一种基于渲染贡献的光场重...
【文章来源】：浙江理工大学浙江省
【文章页数】：60 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２．１相机成像模型??（ｉ）世界坐标系：用以表示场景空间中相机与物体、物体与物体间的位置??
浙江理工大学硕士学位论文?室内ＶＲ漫游系统关键技术研宄与设计??２．２光场渲染理论??２．２．１光场的概念??光场（Ｌｉｇｈｔ?Ｆｉｅｌｄ）是Ａ．Ｇｅｒｓｈｕｎ于１９３６年首次提出的概念。它表示光在空??间中的分布情况，是三维世界中光线集合的完备表示。Ｊ．Ｂｅｒｇｅｎ等人于１９９１年??提出用全光函数（Ｐｌｅｎｏｐｔｉｃ?Ｆｕｎｃｔｉｏｎ）表示光常全光函数用７个维度的函数??ＰＣＵ，?ｚ，?０，也Ａ，／）表示三维世界中的光线。（Ｘ，Ｖ，ｚ）表示人眼在三维空间中的位置??坐标，（＜９，表示进入人眼光线的水平夹角和垂直夹角，Ａ表示每条光线的波长??（颜色和亮度），进入人眼的光线随着时间／的推移会发生变化。１９９６年，Ｌｅｖｏｙ??在他提出的光场渲染理论中简化了光场表示，仅使用４个维度的参数即可表示??光场中的一条光线，该表示方式被称为４Ｄ参数化光场模型，如下图所示：??＼??４??图２．２?４Ｄ光场原理示意??对于两个不共面的平面＂Ｖ和对，若一条光线与这两个平面各有一个交点，??则该光线可以用这两个交点唯一表示。基于此空间任意光线的方向和光强信息都??可以用这种方式表示［２８］。该模型将７Ｄ全光函数简化降维至４Ｄ，基于一个重要??的前提假设：任意一条光线在传播的过程中光强不发生衰减且波长不变。实际应??用中光强的衰减可以忽略不记，因此该假设合理。此外，全光函数时间信息／可??以根据帧的不同进行表示。??２．２．２光场的获取??光场获取是其他光场技术发挥作用的前提，光场获取主要有两种途径：??（１）通过物理光场采集设备从现实场景中获取；??（２）通过虚拟相机阵列从计算机渲染的场景中获取；??８??
浙江理工大学硕士学位论文?室内ＶＲ漫游系统关键技术研宄与设计??现实场景中光场的采集方案依据物理设备的不同主要分为三种类型：??（１）相机阵列方案??（２）微透镜阵列方案??（３）编码掩膜方案及其他孔径处理方案??■—觀？輕聊明??（ａ）拒机阵列方案??機＿＿??ｆ?味，眷?ｋ，＿＿＿??（ｂ）微透镜阵列方案??图２．３不同的釆集设备与釆集数据??ｗ）??＾－ｉＬ?■??ｈｆ－為＾??ｘ?二＇：：：，：＾二一一－??彡二一一．?ｈ??夕一??！？－?Ｖ??图２．４相机阵列原理示意??在以上几种采集方案中，相机阵列方案与微透镜阵列方案最为常见。相机阵??９??
【参考文献】：
期刊论文
[1]Farneback光流法在短临预报中的应用[J]. 安晶晶,刘高平,朱佳宁. 软件. 2018(10)
[2]虚拟现实（VR）教育应用研究综述[J]. 黄奕宇. 中国教育信息化. 2018(01)
[3]基于球谐函数的人脸模型表面光场构建研究[J]. 皮慧婷. 软件导刊. 2017(09)
[4]基于虚拟现实的双眼视功能训练系统设计[J]. 刘斯烨. 中国医学教育技术. 2017(04)
[5]基于低秩矩阵分解的光场稀疏采样及重构[J]. 覃亚丽,张晓帅,余临倩. 光学精密工程. 2017(05)
[6]基于小波变换与稀疏傅里叶变换相结合的光场重构方法[J]. 周广福,文成林,高敬礼. 电子学报. 2017(04)
[7]多分辨率LK光流联合SURF的跟踪方法[J]. 厉丹,鲍蓉,孙金萍,肖理庆,党向盈. 计算机应用. 2017(03)
[8]光场图像重构算法仿真[J]. 速晋辉,金易弢,陆艺丹,张薇. 光学仪器. 2017(01)
[9]虚拟现实的人机交互综述[J]. 张凤军,戴国忠,彭晓兰. 中国科学:信息科学. 2016(12)
[10]Light Field Virtual View Rendering Based on EPI-Representations[J]. SUN Yule,YU Lu. ZTE Communications. 2016(03)
博士论文
[1]虚拟现实中实时交互方法研究[D]. 盖伟.山东大学 2017
[2]光场成像技术研究[D]. 周志良.中国科学技术大学 2012
硕士论文
[1]基于多强度图像相位恢复的光场重构理论研究[D]. 郭澄.哈尔滨工业大学 2016
[2]光场绘制中的相机布置算法研究[D]. 吴林泽.华中科技大学 2016
本文编号：3212837
【文章来源】：浙江理工大学浙江省
【文章页数】：60 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２．１相机成像模型??（ｉ）世界坐标系：用以表示场景空间中相机与物体、物体与物体间的位置??
浙江理工大学硕士学位论文?室内ＶＲ漫游系统关键技术研宄与设计??２．２光场渲染理论??２．２．１光场的概念??光场（Ｌｉｇｈｔ?Ｆｉｅｌｄ）是Ａ．Ｇｅｒｓｈｕｎ于１９３６年首次提出的概念。它表示光在空??间中的分布情况，是三维世界中光线集合的完备表示。Ｊ．Ｂｅｒｇｅｎ等人于１９９１年??提出用全光函数（Ｐｌｅｎｏｐｔｉｃ?Ｆｕｎｃｔｉｏｎ）表示光常全光函数用７个维度的函数??ＰＣＵ，?ｚ，?０，也Ａ，／）表示三维世界中的光线。（Ｘ，Ｖ，ｚ）表示人眼在三维空间中的位置??坐标，（＜９，表示进入人眼光线的水平夹角和垂直夹角，Ａ表示每条光线的波长??（颜色和亮度），进入人眼的光线随着时间／的推移会发生变化。１９９６年，Ｌｅｖｏｙ??在他提出的光场渲染理论中简化了光场表示，仅使用４个维度的参数即可表示??光场中的一条光线，该表示方式被称为４Ｄ参数化光场模型，如下图所示：??＼??４??图２．２?４Ｄ光场原理示意??对于两个不共面的平面＂Ｖ和对，若一条光线与这两个平面各有一个交点，??则该光线可以用这两个交点唯一表示。基于此空间任意光线的方向和光强信息都??可以用这种方式表示［２８］。该模型将７Ｄ全光函数简化降维至４Ｄ，基于一个重要??的前提假设：任意一条光线在传播的过程中光强不发生衰减且波长不变。实际应??用中光强的衰减可以忽略不记，因此该假设合理。此外，全光函数时间信息／可??以根据帧的不同进行表示。??２．２．２光场的获取??光场获取是其他光场技术发挥作用的前提，光场获取主要有两种途径：??（１）通过物理光场采集设备从现实场景中获取；??（２）通过虚拟相机阵列从计算机渲染的场景中获取；??８??
浙江理工大学硕士学位论文?室内ＶＲ漫游系统关键技术研宄与设计??现实场景中光场的采集方案依据物理设备的不同主要分为三种类型：??（１）相机阵列方案??（２）微透镜阵列方案??（３）编码掩膜方案及其他孔径处理方案??■—觀？輕聊明??（ａ）拒机阵列方案??機＿＿??ｆ?味，眷?ｋ，＿＿＿??（ｂ）微透镜阵列方案??图２．３不同的釆集设备与釆集数据??ｗ）??＾－ｉＬ?■??ｈｆ－為＾??ｘ?二＇：：：，：＾二一一－??彡二一一．?ｈ??夕一??！？－?Ｖ??图２．４相机阵列原理示意??在以上几种采集方案中，相机阵列方案与微透镜阵列方案最为常见。相机阵??９??
【参考文献】：
期刊论文
[1]Farneback光流法在短临预报中的应用[J]. 安晶晶,刘高平,朱佳宁. 软件. 2018(10)
[2]虚拟现实（VR）教育应用研究综述[J]. 黄奕宇. 中国教育信息化. 2018(01)
[3]基于球谐函数的人脸模型表面光场构建研究[J]. 皮慧婷. 软件导刊. 2017(09)
[4]基于虚拟现实的双眼视功能训练系统设计[J]. 刘斯烨. 中国医学教育技术. 2017(04)
[5]基于低秩矩阵分解的光场稀疏采样及重构[J]. 覃亚丽,张晓帅,余临倩. 光学精密工程. 2017(05)
[6]基于小波变换与稀疏傅里叶变换相结合的光场重构方法[J]. 周广福,文成林,高敬礼. 电子学报. 2017(04)
[7]多分辨率LK光流联合SURF的跟踪方法[J]. 厉丹,鲍蓉,孙金萍,肖理庆,党向盈. 计算机应用. 2017(03)
[8]光场图像重构算法仿真[J]. 速晋辉,金易弢,陆艺丹,张薇. 光学仪器. 2017(01)
[9]虚拟现实的人机交互综述[J]. 张凤军,戴国忠,彭晓兰. 中国科学:信息科学. 2016(12)
[10]Light Field Virtual View Rendering Based on EPI-Representations[J]. SUN Yule,YU Lu. ZTE Communications. 2016(03)
博士论文
[1]虚拟现实中实时交互方法研究[D]. 盖伟.山东大学 2017
[2]光场成像技术研究[D]. 周志良.中国科学技术大学 2012
硕士论文
[1]基于多强度图像相位恢复的光场重构理论研究[D]. 郭澄.哈尔滨工业大学 2016
[2]光场绘制中的相机布置算法研究[D]. 吴林泽.华中科技大学 2016
本文编号：3212837
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/shengwushengchang/3212837.html
最近更新
教材专著
