多投影增强现实可伸缩系统

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1、万方数据ADissertationSubmittedtoShanghaiJiaoTongUniversityfortheDegreeofMasterofEngineeringScalableMulti-ProjectorAugmentedRealitySystemAuthor：TangLiSpecialty:SoftwareEngineeringAdvisorI:Prof.YangXuboAdvisorII:Prof.XiaoShuangjiuSchoolofSoftwareEngineeringShanghaiJiaoTongUniversityShanghai,P.R.Chi

2、naDecember,2012万方数据万方数据万方数据万方数据万方数据万方数据上海交通大学工程硕士学位论文摘要多投影增强现实的可伸缩系统摘要增强现实技术是指通过计算机系统提供的信息增加用户对现实世界感知的技术，它将计算机生成的虚拟物体、场景或系统提示信息叠加到真实场景中，从而实现对现实的增强。增强现实技术当前广泛应用于医疗手术精确定位、军事侦察、古迹复原、商业展会、游戏娱乐等领域。在增强现实技术中，多投影增强现实技术具备多种优势：它能实现真正意义上的无缝拼接，其配置更为灵活，其硬件设备更为廉价，随着投影仪制造工艺的迅速发展能逐渐支持更高的分辨率显示。由于多投影增强现实技术具备上述

3、优势，多投影增强现实技术在增强现实领域中得到了更为广泛的应用。在多投影增强现实系统中，达成无缝拼接、取得可接受的视觉效果是最首要的需求。为此，需要研究多投影增强现实系统中存在的各种视觉缺陷，提出消除这些缺陷的校准算法。另一方面，高分辨率图像渲染和消除视觉缺陷的校正算法都需要大量的计算资源，为此，需要研究多投影增强现实系统的高性能渲染方式，提高系统的性能。本文针对这两方面进行了研究。本文的主要工作包括四个方面：一是研究了多投影增强现实系统中存在的视觉缺陷。本文针对几何失真、光度失真、色彩失真、边缘失真四类视觉缺陷，分别总结了第I页万方数据上海交通大学工程硕士学位论文摘要它们的成因和

4、校正思路，并对相关的校正算法作了介绍。二是提出了一套多投影图像补偿算法。本文在总结相关工作的基础上，针对几何失真、光度失真和边缘失真三类视觉缺陷，分别进行了讨论并得出了相应的校正算法，并将这些算法整合到一起，得出了一套完整的多投影图像补偿算法。三是研究了适用于多投影增强现实系统的分布式并行渲染技术。本文研究了分布式并行渲染算法，调研了当前常见的分布式并行渲染平台WireGL，Chromium和Equalizer，介绍了它们的体系结构，比较分析了它们的优缺点。四是在并行渲染平台Equalizer上实现了本文提出的多投影图像补偿算法。本文介绍了系统的体系结构和运行流程，给出了实验结果

5、，分析了系统的性能、灵活性和可伸缩性。本文的创新点主要有两个方面：一是提出了一套多投影图像补偿算法。算法能消除几何失真、光度失真和边缘失真三类视觉缺陷，并具有较好的可扩展性。二是在并行渲染平台Equalizer上实现了本文提出的多投影图像补偿算法。系统具有较好的性能、灵活性和可伸缩性。关键词：多投影，增强现实，补偿算法，几何校正，光度一致，边缘融合。第II页万方数据上海交通大学工程硕士学位论文AbstractScalableMulti-ProjectorAugmentedRealitySystemAbstractAugmentedrealityisthetechnologytoi

6、ncreaseuser’sperceptionoftherealworldthroughinformationprovidedbythecomputersystem,Itaddscomputer-generatedvirtualobjects,scenesandsystemmessageontotherealscenethusachieveaugmentationtoreality.Augmentedrealitytechnologyiswidelyusedinaccuratepositioningofmedicalsurgery,militaryreconnaissance,m

7、onumentrestoration,businessshows,gamesentertainmentandotherfields.Amongaugmentedrealitytechnology,multi-projectoraugmentedrealitysystemhasseveraluniqueadvantages:itcanachievetrueseamlessdisplay,itismoreflexible,ithascheaperhardwareconfigurati