增強現(xiàn)實是一種利用計算機生成的輔助信息,對用戶所處的真實場景進行補充和豐富的計算機系統(tǒng),這種系統(tǒng)生成與用戶所處的現(xiàn)實環(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)實環(huán)境中所感受到的真實世界,融合為一個虛擬與真實混合并存的世界。在上世紀90年代,增強現(xiàn)實作為虛擬現(xiàn)實的一個重要且新興的分支,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。 重建三維信息一直是計算機視覺的重要課題。隨著科技的不斷進步,工業(yè)界對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)光測量方法因為其使用簡單、測量精確的優(yōu)點而廣泛應(yīng)用于工業(yè)領(lǐng)域。 然而在增強現(xiàn)實領(lǐng)域,特別是在基于投影的增強現(xiàn)實系統(tǒng)中,可見結(jié)構(gòu)光會干擾用戶的視覺享受。特別是在投影儀-攝像機系統(tǒng)處于動態(tài)的情況下,這個干擾會體現(xiàn)得尤為嚴重。針對可見結(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,來避免視覺干擾所帶來的影響。 本文主要研究內(nèi)容包括如下幾方面:研究結(jié)構(gòu)光技術(shù)三維測量技術(shù)的實現(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,并達到對用戶視角隱藏結(jié)構(gòu)光信息的效果;而且對比前人的方法,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標定和增強現(xiàn)實場景交互技術(shù)等方面。 總結(jié)本文的貢獻,包括如下內(nèi)容:第一,提出了一種改進的嵌入結(jié)構(gòu)光算法,該算法提高了嵌入結(jié)構(gòu)光的“隱藏性”和計算精度。第二,利用嵌入結(jié)構(gòu)光圖案“隱藏性”的特點,在增強現(xiàn)實系統(tǒng)中實現(xiàn)基于嵌入結(jié)構(gòu)光的自動標定技術(shù)和基于嵌入結(jié)構(gòu)光的場景三維掃描技術(shù)。
【學位單位】：上海交通大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2009
【中圖分類】：TP368.1
【部分圖文】：

圖 1-2 一個嵌入和解析結(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 計劃項目“基于投影設(shè)備的空間增強現(xiàn)實關(guān)鍵技術(shù)研究AA01Z307）的資助。主要研究結(jié)構(gòu)光測量技術(shù)和嵌入結(jié)構(gòu)光的實現(xiàn)和入結(jié)構(gòu)光的改進算法，和應(yīng)用嵌入結(jié)構(gòu)光進行三維測量和自動標定的結(jié)構(gòu)光圖案對人類視覺的“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，實時進行場景三維測量和標定數(shù)。研究目的主要有以下幾點：利用結(jié)構(gòu)光三維測量技術(shù)獲得較精確的目標物體三維數(shù)據(jù)。

標表面并攜帶目標表面深度信息的結(jié)構(gòu)光圖像。只要能建立起反映畸變條面形狀之間對應(yīng)關(guān)系的數(shù)學模型，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，并計算出被測景物的三維坐標（一三角測量法，可以將多條紋圖像的轉(zhuǎn)換成沿 Z 方向的高度變化。），進而重物的三維圖像。此外，計算物體表面三維信息時，需要知道每條條紋的序條紋編碼的方法來實現(xiàn)。在條紋編碼中，編碼條紋的最小寬度取決于計算辨力，編碼條紋的數(shù)量是根據(jù)目標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。

攝像機定標(或稱為標定)。標定精度的大小，直接影響著計算機視覺（機器度。在本文所使用的攝像機－投影儀系統(tǒng)中，不僅需要對攝像機進行標定，還儀的內(nèi)外參數(shù)進行標定。只有精確的獲得這些參數(shù)，才可以正確計算出物息。 攝像機的標定像機采集的圖像以標準電信號的形式輸入計算機，經(jīng)計算機中的專用數(shù)換成數(shù)字圖像。每幅數(shù)字圖像是由M × N的點陣組成的，M 行 N 列的圖個元素稱為像素(pixel)，每個像素點值的大小就形成了圖像點的灰度或亮的成像是以針孔模型為基礎(chǔ)的，它的成像實際上是將三維空間的景象映射矩陣中的灰度值，這個二維像素矩陣灰度值是對應(yīng)著 CCD（Charge Coce:電荷藕合器件）平面上 M × N個離散元件上的電荷量。

【引證文獻】

相關(guān)碩士學位論文 前2條

1 王震;基于模型的投影增強現(xiàn)實技術(shù)[D];上海交通大學;2010年

2 李博;基于真實場景的投影光照渲染[D];上海交通大學;2010年

本文編號：2809533