基于視頻的大規(guī)模三維海戰(zhàn)環(huán)境生成技術(shù).pdf

1、近年來，隨著海洋成為國家戰(zhàn)略性資源，海戰(zhàn)的實體建模和戰(zhàn)場實況仿真的研究也受到越來越多的關(guān)注和研究。而虛擬現(xiàn)實技術(shù)已成為開發(fā)研制大型海軍電子信息系統(tǒng)、海戰(zhàn)作戰(zhàn)環(huán)境下多武器平臺和模擬海戰(zhàn)戰(zhàn)況的重要工具。大規(guī)模逼真的三維海戰(zhàn)場景不但能夠提高海戰(zhàn)虛擬環(huán)境的真實性，同時在提高用戶沉浸感方面發(fā)揮著重要的作用。
　　本文針對海戰(zhàn)虛擬環(huán)境對海洋場景的實際需求，圍繞三維海洋場景生成的細(xì)節(jié)和規(guī)模展開研究。首先介紹了基于視頻的三維海浪重建技術(shù)，然后對重

2、建出的三維網(wǎng)格拼接生成大規(guī)模的海浪場景，接著借鑒圖像校正技術(shù)實現(xiàn)艦船尾跡的三維重建，最后將重建出的海浪和艦船尾跡進(jìn)行拼接融合，生成具有交互性的海洋場景。本文主要內(nèi)容包括:
　　1.基于視頻的三維海浪重建技術(shù)
　　基于視頻的三維海浪重建方法是基于SFS(Shape From Shading)方法計算視頻圖像中海浪的高度場，生成海浪網(wǎng)格模型，接著用高度場計算海浪表面的法線和速度場，最終生成海浪的三維模型。
　　2.大規(guī)模三

3、維海浪生成技術(shù)
　　針對基于視頻方法重建出來的三維海浪場景受到視頻的大小和分辨率影響的問題，本文提出基于移動最小二乘法的海浪拼接方法。對于重疊區(qū)域內(nèi)的三維海浪網(wǎng)格頂點，利用移動最小二乘的方法進(jìn)行融合，提高了頂點的平滑度。該方法在實現(xiàn)大規(guī)模海浪場景的同時，也保證了海浪場景的整體視覺效果。
　　3.艦船尾跡的三維重建
　　基于視頻的三維海浪重建技術(shù)對視頻拍攝角度和位置的要求比較高，當(dāng)視頻拍攝位置比較遠(yuǎn)、角度比較傾斜時，重建

4、出來的海浪遠(yuǎn)處會出現(xiàn)失真的情況，細(xì)節(jié)欠豐富。對此，本文利用圖像校正的方法，對艦船尾跡進(jìn)行幾何畸變校正，從而提高艦船尾跡的視覺逼真度。最后將艦船尾跡和三維海浪場景融合，增強(qiáng)海浪場景的交互性。
　　4.三維海戰(zhàn)場景生成的加速計算
　　在三維重建、網(wǎng)格拼接、融合時，存在頂點多、數(shù)據(jù)量大的問題，實時性的要求難以得到保證。因此本文利用CUDA(Compute Unified Device Architecture)來加速計算頂點數(shù)據(jù)，