增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)是一種利用計(jì)算機(jī)生成的輔助信息,對(duì)用戶所處的真實(shí)場(chǎng)景進(jìn)行補(bǔ)充和豐富的計(jì)算機(jī)系統(tǒng),這種系統(tǒng)生成與用戶所處的現(xiàn)實(shí)環(huán)境相關(guān)的圖形、圖像和聲音等信息,并將這些信息所構(gòu)成的虛擬世界與用戶在現(xiàn)實(shí)環(huán)境中所感受到的真實(shí)世界,融合為一個(gè)虛擬與真實(shí)混合并存的世界。在上世紀(jì)90年代,增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)作為虛擬現(xiàn)實(shí)的一個(gè)重要且新興的分支,在軍事、醫(yī)療、工業(yè)、日常生活與娛樂等領(lǐng)域中有著廣闊的應(yīng)用前景,逐步開始成為研究熱點(diǎn)。 重建三維信息一直是計(jì)算機(jī)視覺的重要課題。隨著科技的不斷進(jìn)步,工業(yè)界對(duì)于重建三維信息的速度和精確性有著越來越高的要求。結(jié)構(gòu)光測(cè)量方法因?yàn)槠涫褂煤?jiǎn)單、測(cè)量精確的優(yōu)點(diǎn)而廣泛應(yīng)用于工業(yè)領(lǐng)域。 然而在增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)領(lǐng)域,特別是在基于投影的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)中,可見結(jié)構(gòu)光會(huì)干擾用戶的視覺享受。特別是在投影儀-攝像機(jī)系統(tǒng)處于動(dòng)態(tài)的情況下,這個(gè)干擾會(huì)體現(xiàn)得尤為嚴(yán)重。針對(duì)可見結(jié)構(gòu)光技術(shù)所帶來的視覺干擾問題,本文研究嵌入結(jié)構(gòu)光技術(shù),并憑借嵌入結(jié)構(gòu)光圖案隱藏性的優(yōu)勢(shì),來避免視覺干擾所帶來的影響。 本文主要研究?jī)?nèi)容包括如下幾方面:研究結(jié)構(gòu)光技術(shù)三維測(cè)量技術(shù)的實(shí)現(xiàn)原理及結(jié)構(gòu)光編碼技術(shù)的分類;研究嵌入結(jié)構(gòu)光技術(shù)的實(shí)現(xiàn)方法,并創(chuàng)新性地提供了一種基于圖像內(nèi)容自適應(yīng)的嵌入結(jié)構(gòu)光編解碼技術(shù)。該技術(shù)利用補(bǔ)償結(jié)構(gòu)光圖案的方法,不僅可以將任意的二值結(jié)構(gòu)光圖像嵌入到普通的原始投影圖像中,并達(dá)到對(duì)用戶視角隱藏結(jié)構(gòu)光信息的效果;而且對(duì)比前人的方法,在保證結(jié)構(gòu)光視覺不可見性的前提下,改進(jìn)和提高結(jié)構(gòu)光還原圖像的精度。最后,本文還研究基于嵌入結(jié)構(gòu)光技術(shù)的投影平面幾何自動(dòng)標(biāo)定和增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景交互技術(shù)等方面。 總結(jié)本文的貢獻(xiàn),包括如下內(nèi)容:第一,提出了一種改進(jìn)的嵌入結(jié)構(gòu)光算法,該算法提高了嵌入結(jié)構(gòu)光的“隱藏性”和計(jì)算精度。第二,利用嵌入結(jié)構(gòu)光圖案“隱藏性”的特點(diǎn),在增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)基于嵌入結(jié)構(gòu)光的自動(dòng)標(biāo)定技術(shù)和基于嵌入結(jié)構(gòu)光的場(chǎng)景三維掃描技術(shù)。
【學(xué)位單位】：上海交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2009
【中圖分類】：TP368.1
【部分圖文】：

圖 1-2 一個(gè)嵌入和解析結(jié)構(gòu)光編碼圖案的例子[6]Fig. 1-2 Example of embedding and detecting of code pattern[6]目的和主要工作研究目的到國家 863 計(jì)劃項(xiàng)目“基于投影設(shè)備的空間增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)關(guān)鍵技術(shù)研究AA01Z307）的資助。主要研究結(jié)構(gòu)光測(cè)量技術(shù)和嵌入結(jié)構(gòu)光的實(shí)現(xiàn)和入結(jié)構(gòu)光的改進(jìn)算法，和應(yīng)用嵌入結(jié)構(gòu)光進(jìn)行三維測(cè)量和自動(dòng)標(biāo)定的結(jié)構(gòu)光圖案對(duì)人類視覺的“隱藏性”，它可以避免由可見結(jié)構(gòu)光所帶且可以在用戶難以察覺的情況下，實(shí)時(shí)進(jìn)行場(chǎng)景三維測(cè)量和標(biāo)定數(shù)。研究目的主要有以下幾點(diǎn)：利用結(jié)構(gòu)光三維測(cè)量技術(shù)獲得較精確的目標(biāo)物體三維數(shù)據(jù)。

標(biāo)表面并攜帶目標(biāo)表面深度信息的結(jié)構(gòu)光圖像。只要能建立起反映畸變條面形狀之間對(duì)應(yīng)關(guān)系的數(shù)學(xué)模型，就可以從畸變后的條紋形狀信息推斷出狀的三維信息，從而得出三維輪廓圖，并計(jì)算出被測(cè)景物的三維坐標(biāo)（一三角測(cè)量法，可以將多條紋圖像的轉(zhuǎn)換成沿 Z 方向的高度變化。），進(jìn)而重物的三維圖像。此外，計(jì)算物體表面三維信息時(shí)，需要知道每條條紋的序條紋編碼的方法來實(shí)現(xiàn)。在條紋編碼中，編碼條紋的最小寬度取決于計(jì)算辨力，編碼條紋的數(shù)量是根據(jù)目標(biāo)空間分辨力的要求確定。在不考慮其他下，條紋可以按照最小一個(gè)像素的間隔調(diào)節(jié)，這樣就得到了可以調(diào)節(jié)的數(shù)紋編碼結(jié)構(gòu)光。

攝像機(jī)定標(biāo)(或稱為標(biāo)定)。標(biāo)定精度的大小，直接影響著計(jì)算機(jī)視覺（機(jī)器度。在本文所使用的攝像機(jī)－投影儀系統(tǒng)中，不僅需要對(duì)攝像機(jī)進(jìn)行標(biāo)定，還儀的內(nèi)外參數(shù)進(jìn)行標(biāo)定。只有精確的獲得這些參數(shù)，才可以正確計(jì)算出物息。 攝像機(jī)的標(biāo)定像機(jī)采集的圖像以標(biāo)準(zhǔn)電信號(hào)的形式輸入計(jì)算機(jī)，經(jīng)計(jì)算機(jī)中的專用數(shù)換成數(shù)字圖像。每幅數(shù)字圖像是由M × N的點(diǎn)陣組成的，M 行 N 列的圖個(gè)元素稱為像素(pixel)，每個(gè)像素點(diǎn)值的大小就形成了圖像點(diǎn)的灰度或亮的成像是以針孔模型為基礎(chǔ)的，它的成像實(shí)際上是將三維空間的景象映射矩陣中的灰度值，這個(gè)二維像素矩陣灰度值是對(duì)應(yīng)著 CCD（Charge Coce:電荷藕合器件）平面上 M × N個(gè)離散元件上的電荷量。

【引證文獻(xiàn)】

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前2條

1 王震;基于模型的投影增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)[D];上海交通大學(xué);2010年

2 李博;基于真實(shí)場(chǎng)景的投影光照渲染[D];上海交通大學(xué);2010年

本文編號(hào)：2809533