基于IBR的虚拟现实技术51.pdf

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1、基于图象的建模与绘制Image-BasedModelingandRendering(IBMR)2007.10基于图象的绘制（Image-BasedRendering，简称IBR）技术基于图象的建模（Image-BasedModeling，简称IBM）技术IBR技术¢基于无几何信息的IBR技术¢基于部分几何信息的IBR技术¢基于完全几何信息的IBR技术¢图象与几何信息的结合全景图定义全景图定义(1)(1)¢传统的基于图形渲染是对场景中对象的光线交互过程的仿真，对象的材质及其特性、光源和观察参数的描述组成了一个问题说明。¢基于图像渲染（

2、ＩＢＲ）是以环境中抽样出的离散图像组成基础数据，通过处理与组织这些图像数据得到环境的连续描述的过程¢不同：计算机图形学主要研究如何从3D几何模型生成图象；近似摄影师的拍摄。计算机视觉研究如何从图象生成3D几何模型，而这却是非常困难的，至今没有很大进展。¢与GBR技术相比，IBR技术绘制场景好处：¢绘制只与图象的分辨率有关，与场景的复杂度无关。¢以图象为基础构造场景，无需构造场景的3D模型。¢利用计算机合成的图象以及拍摄的真实世界图象，两者还能混合使用，产生虚实结合的效果。¢无需价格昂贵的图形工作站和图形加速硬件。7D全光函数（ple

3、nopticfunction）¢Adelson和Bergen把从空间任意点、在任意的时间和覆盖任意的波长范围的可见光锥，命名为全景函数。¢观察者在一个特定空间中所接受的全部辐射能量7D全光函数（plenopticfunction）P=Plenoptic(V,V,V,θ,φ,λ,t)7xyz7D全光函数（plenopticfunction）¢任何的透视投影图像都可以看成是该环境的全光函数的子集¢构造全光函数的连续近似拍摄重建全光函数绘制场景图象全光函数重采样新视图全景图定义全景图定义(3)(3)¢全光建模系统将全光函数简化为五维μ＝P

4、lenoptic(θ,φ,Vx,Vy,Vz,)¢光场函数和光图函数将全光函数简化为四维¢同心圆拼图将全光函数简化为三维¢全景图像则实际上描述的是二维全光函数全景图定义全景图定义(4)(4)全景图，又称全景照片，指的是基于图像的水平360°及上下文空间的图形组织环境，可以表达完整的周围环境信息，相当于人们从一个固定点向四周转一圈所看到的景象。全景图对于观察者而言是建立在图像上立体的多角度的图像环境。全景图特点全景图特点¢全景图是构成虚拟环境的基本单元，是描绘某个视点上周围环境的图像。¢相对于传统的几何建模而言，全景图模型不仅真实感强，

5、而且它的细节复杂性丝毫不影响其运行速度。目前的具体应用目前的具体应用¢主要应用在旅游电子商务业及房地产商：¢可针对现有旅游景观进行虚拟旅游，通过这种方式的虚拟旅游，可以起到对旅游景点宣传、扩大影响力和吸引游客的作用，如长城、天坛等…¢针对现在已经不存在的旅游景观或是即将不复存在的旅游景观,可开展虚拟旅游,如三峡风景区的虚拟旅游，某些著名古建筑或装修前原貌观光等…目前发展情况目前发展情况¢国外：相对已比较成熟，已有大量工具。¢国内：尚处于起步阶段，应用较少，国外发展情况国外发展情况¢已大量在实际科研生产中应用，在人工智能方面使用全景图

6、进行移动物体追踪、全场景定位和障碍识别。¢全景图软件：PanoViewer4.2QuickTimeVR全景图模式全景图模式¢全景图的模式:根据图像投影方式的不同，一般可分为根据图像投影方式的不同，一般可分为三种模式：三种模式：¢球形模型球形模型¢圆柱形模式圆柱形模式¢立方体模式立方体模式用鱼眼图象构造球面全景图象球面全景图象柱面全景图像生成的过程柱面全景图像生成的过程1.1.采集图像采集图像2.2.柱面正投影柱面正投影3.3.拼接拼接采集图像采集图像当数码相机焦距为35mm时，一幅360°全景图像一般需要7～9张照片；当焦距为105

7、mm时，一幅360°全景图像一般需要24张照片。一般把焦距定在35mm。图拍摄实景图像装置柱面正投影柱面正投影(1)(1)需要求出P在圆柱面上的投影点Q在柱面全景图像中的¢将采集的实景图像进将采集的实景图像进坐标（x’，y’）Y行柱面正投影行柱面正投影图像I上的任意一点象素点P（x，y）IQ相机的象素焦距为fHOXWH（x-,yf-，－）22ZZW柱面正投影示意图柱面正投影柱面正投影(2)(2)¢象素点P（x，y）柱面正投影到柱面全景图像象素点Q（x‘，y’）的投影公式：Wx−2wx′=+farctgii()farctg()ff2H

8、f(y-)2Hy′=+W222(x-)+f2柱面全景图像的拼接柱面全景图像的拼接¢分两个步骤：分两个步骤：第一步：第一步：图像的匹配图像的匹配第二步：第二步：图像的无缝拼接图像的无缝拼接图像的匹配图像的匹配采用基于特征线段的图像匹配算