【摘要】：近年來(lái),隨著智能手機(jī)的大規(guī)模普及、VR盒子的流行和各種高質(zhì)量VR頭盔的上市,VR產(chǎn)業(yè)迎來(lái)了一個(gè)高速發(fā)展期,同時(shí)也帶動(dòng)MR和AR的快速發(fā)展。VR、MR和AR提供了一種新的平臺(tái),許多傳統(tǒng)的應(yīng)用可以在新平臺(tái)下獲得新的生命,而許多以前難以實(shí)現(xiàn)的應(yīng)用可以在新平臺(tái)下順利實(shí)現(xiàn)。本論文主要探索了MR技術(shù)在書(shū)畫(huà)臨摹方面的應(yīng)用。論文的主要工作和創(chuàng)新總結(jié)如下。本文提出了基于MR的書(shū)畫(huà)臨摹系統(tǒng),并分別在光學(xué)透射式MR頭盔和視頻透視式MR頭盔予以實(shí)現(xiàn)。與傳統(tǒng)書(shū)畫(huà)臨摹方式相比,基于MR的書(shū)畫(huà)臨摹系統(tǒng)直接將虛擬書(shū)帖/畫(huà)帖顯示在桌上,不需要將薄紙覆蓋在字帖上,不存在遮擋問(wèn)題,因此不僅可以臨摹傳統(tǒng)濃墨書(shū)帖,還可以臨摹傳統(tǒng)臨摹方法很難實(shí)現(xiàn)的濃淡色彩細(xì)膩?zhàn)兓漠?huà)帖。MR不僅可以靜態(tài)展示全幅,還可以一筆一劃地動(dòng)態(tài)展示書(shū)寫(xiě)作畫(huà)過(guò)程,相當(dāng)于手把手地教。另外基于MR的書(shū)畫(huà)臨摹系統(tǒng)既可以工作在摹寫(xiě)方式,即長(zhǎng)時(shí)間不間斷地顯示書(shū)帖/畫(huà)帖,也可以工作在臨帖方式,即間歇式顯示書(shū)帖/畫(huà)帖,將傳統(tǒng)的臨帖和摹寫(xiě)兩種不同的練習(xí)方式集中在一個(gè)系統(tǒng)中。同時(shí)基于MR的書(shū)畫(huà)臨摹系統(tǒng)是一種純數(shù)字系統(tǒng),經(jīng)濟(jì)環(huán)保。本文提出并設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了一款光學(xué)透射式MR頭盔,深入研究了光學(xué)透射式MR頭盔中的三維注冊(cè)問(wèn)題,推導(dǎo)出了簡(jiǎn)潔透射變換公式。通過(guò)手機(jī)監(jiān)測(cè)頭盔運(yùn)動(dòng),實(shí)現(xiàn)了從圖像特征點(diǎn)提取,到手機(jī)空間位置與姿態(tài)解碼和書(shū)帖/畫(huà)帖空間逆變換整個(gè)三維注冊(cè)過(guò)程,使得顯示在書(shū)桌上的書(shū)帖/畫(huà)帖與書(shū)桌融為一體,不隨頭盔的移動(dòng)而移動(dòng)。本文將ZED深度相機(jī)與HTC Vive VR頭盔相結(jié)合,在UNITY 3D平臺(tái)上編程,實(shí)現(xiàn)了一款視頻透射式MR頭盔,利用ZED相機(jī)的空間位置與姿態(tài)自動(dòng)跟蹤能力,編程解決了三維注冊(cè)問(wèn)題,使得顯示在書(shū)桌上的書(shū)帖/畫(huà)帖與書(shū)桌融為一體,不隨頭盔的移動(dòng)而移動(dòng)。實(shí)驗(yàn)表明,本論文開(kāi)發(fā)的提出了基于MR的書(shū)畫(huà)臨摹系統(tǒng)工作穩(wěn)定。該系統(tǒng)所涵蓋的技術(shù)不僅可以用于書(shū)畫(huà)臨摹,還可廣泛用于相關(guān)行業(yè)的技能培訓(xùn)、虛擬訓(xùn)練等。
【圖文】：

在硬件配置方面，Ｍａｇｉｃ邋Ｌｅａｐ邋Ｏｎｅ使用的是多核處理器ＮＶＩＤＩＡ邋Ｔｅｇｒａ邋Ｘ２，逡逑包括有四核ＡＲＭ邋Ａ５７邋ＣＰＵ，基于ＮＶＩＤＩＡ邋Ｐａｓｃａｌ的ＧＰＵ和雙核Ｄｅｎｖｅｒ邋２逡逑ＣＰＵ，具有邋２５６邋個(gè)邋ＣＵＤＡ邋核心；內(nèi)置邋８ＧＢ邋ＲＡＭ邋＋邋１２８ＧＢ邋ＲＯＭ。同時(shí)邋Ｍａｇｉｃ逡逑Ｌｅａｐ邋Ｏｎｅ配備有多個(gè)傳感器，使得它對(duì)外部環(huán)境具有較好的感知能力，表現(xiàn)出較逡逑強(qiáng)的與外部環(huán)境的交互能力，例如我們將恐龍從游戲界面丟到地面上時(shí)，恐龍可逡逑能會(huì)摔倒，然后它會(huì)嘗試自己爬起來(lái)。如果在這只恐龍旁邊放了另一只恐龍，兩逡逑只恐龍就會(huì)像是為了爭(zhēng)奪領(lǐng)地一樣打起來(lái)；如果在恐龍旁邊放了一個(gè)小小的戰(zhàn)士，逡逑恐龍還會(huì)暴怒的沖上去，然后把他踩扁，當(dāng)然戰(zhàn)士也會(huì)逃跑，形成一幅電影里常逡逑見(jiàn)的恐龍追逐人類(lèi)的場(chǎng)景。不論恐龍還是戰(zhàn)士，他們?cè)谧分鸬倪^(guò)程中，都會(huì)避開(kāi)逡逑桌腳，就像避開(kāi)石頭一樣，不會(huì)撞上去，就像把真實(shí)的電影情節(jié)放在我們面前一逡逑樣。逡逑相對(duì)于發(fā)達(dá)國(guó)家來(lái)說(shuō)，國(guó)內(nèi)的混合現(xiàn)實(shí)技術(shù)的研宄起步比較晚【１１］。目前一些逡逑５逡逑

第二類(lèi)通過(guò)視頻合成方式將虛擬場(chǎng)景和現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景融為一體，稱(chēng)為視頻逡逑透射式（ｖｉｄｅｏ邋ｓｅｅ－ｔｈｒｏｕｇｈ）邋ＭＲ邋頭盜［４２］。逡逑光學(xué)透視式ＭＲ頭盔的基本原理如圖２．１所示。它通過(guò)一個(gè)半透半反鏡實(shí)現(xiàn)逡逑虛擬場(chǎng)景和現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景的融合。虛擬景物的左右視差圖像顯示在雙目立體顯示屏上，逡逑通過(guò)半透半反鏡反射進(jìn)入人眼，產(chǎn)生立體虛像（綠色三角形）；同時(shí)，人眼可以通逡逑過(guò)半透半反鏡看到現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景（紅蘋(píng)果）。這樣人眼最終看到的是虛擬和現(xiàn)實(shí)融合為逡逑一體的場(chǎng)景（綠色三角形和紅蘋(píng)果相互疊加）。逡逑＾［ｎ逡逑邐１虛擬景物逡逑疊加影像＼＼逡逑真實(shí)景物逡逑圖２．１光學(xué)透視頭盔顯示器原理圖逡逑視頻透視式ＭＲ頭盔的基本原理如圖２．２所示。它通過(guò)立體攝像機(jī)實(shí)時(shí)拍攝逡逑現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境（紅蘋(píng)果），并將它與虛擬景物的左右視差圖像（綠色三角形）通過(guò)圖像逡逑疊加技術(shù)融合為一體，再將融合后的圖像顯示在雙目立體顯示屏上。這樣人眼最逡逑終看到的是虛擬和現(xiàn)實(shí)融合為一體的場(chǎng)景（綠色三角形和紅蘋(píng)果相互疊加）。逡逑１０逡逑
【學(xué)位授予單位】：華中師范大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類(lèi)號(hào)】：J212;TP391.41

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2617252