面向增强现实投影的视效技术研究

发布时间：2023-09-14 05:31

　　投影映射是增强现实技术中常用的一种显示手段,它利用投影仪将虚拟的图像投影到现实中的物体上,使得两者融为一体,达到增强现实的目的。投影映射技术在教育、娱乐、军事、医疗等领域有着广泛的应用。常见的投影映射应用,通常是将内容投影到任意的平面或是具有三维几何形状的目标物体上。在投影映射的应用中,我们追求的目标之一是投影视效的真实感。投影的真实感与投影内容渲染的正确性密切相关,而要得到尽量正确的渲染内容,就需要获取目标物体精确的材质信息和几何形状。在已有的投影映射研究中,对于投影目标物体的实际材质研究较少,一些研究者完全不考虑光照效果的合理性,投影内容直接使用假想的贴图,使得投影结果与当前场景的可能的真实视效产生很大的偏差。另一种常见的方法是用简单的兰伯特反射模型(Lambertian reflectance model),人工设置反射函数中的参数和需要用到的纹理,这种方法将会耗费大量的时间和人力,材质属性完全取决于人的主观判断,投影效果的真实感不能很好地保证。对于几何形状的重建,目前已经有非常多的研究成果。比如预先建立与目标物体一致的三维模型,再进行后续的处理;或者利用场景的深度信息来获得目标...

【文章页数】：84 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 研究背景与意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 三维物体投影技术
        1.2.2 表面材质重建相关研究
    1.3 本文研究目标和研究内容
    1.4 本文的组织结构
第二章 基于深度神经网络的场景重建算法
    2.1 人工设计材质参数的方法
    2.2 基于深度神经网络的场景重建算法设计
    2.3 先验法向量图
        2.3.1 先验法向量图的生成
        2.3.2 先验法向量图的约束作用
    2.4 重建算法的神经网络
        2.4.1 网络结构
        2.4.2 损失函数
        2.4.3 参数优化算法
    2.5 训练数据集
    2.6 渲染过程及光照模型
    2.7 本章小结
第三章 高精度投影映射系统架构设计
    3.1 总体框架设计
    3.2 硬件设备及搭建
    3.3 系统标定及配准
    3.4 Kinect彩色图像与深度图像的标定
    3.5 深度图预处理
        3.5.1 前景与背景的分离
        3.5.2 深度图的修复与平滑
    3.6 本章小结
第四章 实验结果与分析
    4.1 训练数据及结果分析标准
        4.1.1 训练数据
        4.1.2 预测算法结果分析标准
        4.1.3 投影结果分析标准
    4.2 基于深度神经网络的场景重建算法的准确性
        4.2.1 先验监督的有效性
        4.2.2 损失函数的权重对训练结果的影响
        4.2.3 神经网络优化算法的比较
        4.2.4 输入图像背景的保留对结果的影响
    4.3 人工设计材质参数方法与场景重建算法比较
    4.4 材质重建算法与同时重建材质和几何形状算法比较
    4.5 投影系统的表现结果
    4.6 本章小结
第五章 总结与展望
    5.1 本文工作总结
    5.2 未来工作展望
参考文献
致谢
攻读学位期间发表的学术成果



本文编号：3846650