增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)中多視圖幾何問題的研究.pdf

1、計(jì)算機(jī)視覺中的多視圖幾何技術(shù)構(gòu)建了一套完整、成熟的從不同視點(diǎn)觀察物體表面的理論。該理論囊括了許多幾何知識(shí)，尤其是多幅視圖之間存在的復(fù)雜而又美妙的幾何關(guān)系已成為計(jì)算機(jī)理解客觀世界的重要途徑之一。本論文針對(duì)該技術(shù)在增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)中的需求開展研究工作，取得的研究成果包括： (1)提出了基于數(shù)據(jù)不確定性的約束求解模型：數(shù)據(jù)是客觀實(shí)體信息的載體，由于采樣的不精確性，使得它包含了不確定性。在大多數(shù)視覺幾何約束求解方法中，都忽略或簡化了它對(duì)精度的影

2、響。本文從數(shù)據(jù)不確定性出發(fā)，分析出圖像不確定性的因素，提出了一個(gè)基于數(shù)據(jù)不確定性的約束求解模型(DUCRM)。該模型推導(dǎo)出4種不同層次的二維數(shù)據(jù)不確定性，并定義了圖像不確定性的表達(dá)及其幾何含義；通過迭代求解時(shí)不確定性的非線性擴(kuò)散結(jié)果，DUCRM對(duì)觀測(cè)向量進(jìn)行了逐步求精，并提高了求解精度。 (2)提出了改進(jìn)的平面單應(yīng)約束與對(duì)極幾何約束的求解算法：針對(duì)低分辨率圖像的興趣點(diǎn)檢測(cè)難、匹配精度低的問題，本文采用基于Harris角點(diǎn)檢測(cè)與高

3、階曲線內(nèi)部約束的混合算子來提高檢測(cè)與匹配的精度，并結(jié)合DUCRM模型提高平面單應(yīng)約束的求解精度。對(duì)極幾何約束的線性求解方法對(duì)噪聲敏感、精度較低；而非線性方法雖然精度高，但計(jì)算量大；另外，通用DUCRM模型求解時(shí)的奇異矩陣容易導(dǎo)致數(shù)值不穩(wěn)定。針對(duì)這些問題，本文提出了一種常數(shù)項(xiàng)消除的方法避免了奇異矩陣，該方法根據(jù)觀測(cè)向量的權(quán)值中心推導(dǎo)出待求參數(shù)矢量的最后一個(gè)元素與前8個(gè)元素的關(guān)系，從而分離出最后一個(gè)元素。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，結(jié)合擴(kuò)展DUCRM模型

4、，該方法能較大地提高求解精度。 (3)提出了一種視頻增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)中虛實(shí)物體遮擋處理的加速算法：虛實(shí)物體之間正確、快速、魯棒的遮擋處理一直是增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的難點(diǎn)之一?；谏疃葓D求解方法的關(guān)鍵是如何快速地求出真實(shí)物體的深度，本文針對(duì)普通PC機(jī)提出了一種深度近似的快速方法：先用全局與局部高斯核對(duì)前景物體進(jìn)行提??；接著用提取的物體輪廓線上的點(diǎn)進(jìn)行立體匹配，立體匹配采用對(duì)極幾何約束縮小搜索范圍；再用三角法將匹配結(jié)果反投到空間中，并求出深度均值作為前

5、景物體的深度值；最后根據(jù)深度圖以及物體的重疊區(qū)域進(jìn)行遮擋處理。該方法具有速度快、精度高的優(yōu)點(diǎn)。 (4)提出了一種基于反光球的快速真實(shí)光照檢測(cè)與陰影繪制方法：針對(duì)雙向反射分布函數(shù)、基于圖像的重光照等方法恢復(fù)真實(shí)光源計(jì)算量大，且必須已知部分場(chǎng)景幾何的問題，本文提出一種基于反光球的快速方法：假設(shè)真實(shí)光源離散地分布在半空間中，根據(jù)光源在反光球上的分布情況，可以快速地估計(jì)出真實(shí)光源的位置和方向。本文將該方法應(yīng)用于開發(fā)的視頻增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)原型系統(tǒng)