虛實(shí)混合中的風(fēng)化材質(zhì)模擬和光照一致性問(wèn)題研究.pdf

1、浙江大學(xué)博士學(xué)位論文摘要摘要隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展，如何將真實(shí)世界和計(jì)算機(jī)所模擬的虛擬世界高度無(wú)縫地融合起來(lái)，引起了人們的廣泛關(guān)注。經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展，研究者們已經(jīng)在虛實(shí)融合的幾何一致性上取得了重要進(jìn)展，目前已經(jīng)能夠?qū)崟r(shí)地恢復(fù)攝像機(jī)的參數(shù)甚至場(chǎng)景的三維幾何結(jié)構(gòu)，將虛擬物體正確地注冊(cè)到拍攝的視頻場(chǎng)景中。最新的研究主要集中在如何解決虛實(shí)混合中的光照一致性和虛實(shí)物體的相互作用的一致性上，以進(jìn)一步提高虛實(shí)混合的視覺(jué)一致性程度，并改進(jìn)入機(jī)交互的界面

2、和方式，使之更為便捷高效?；谏鲜鲅芯勘尘?，本文主要針對(duì)虛實(shí)融合中的風(fēng)化材質(zhì)模擬技術(shù)和光照一致性問(wèn)題進(jìn)行了研究，在風(fēng)化模擬模型、風(fēng)化材質(zhì)交互編輯、光照模型及注冊(cè)等方面分別提出了解決辦法，實(shí)現(xiàn)了高質(zhì)量的虛實(shí)融合效果。我們的主要工作包括以下內(nèi)容：提出了一個(gè)風(fēng)化模擬通用模型，支持在虛擬物體上實(shí)現(xiàn)多種風(fēng)化效果。該技術(shù)創(chuàng)見(jiàn)性地提出了能誘發(fā)風(fēng)化的吖粒子的概念，通過(guò)用戶(hù)指定簡(jiǎn)單的風(fēng)化傳遞規(guī)則，然后在虛擬物體上進(jìn)行1粒子跟蹤，為虛擬物體量身定制用戶(hù)想要

3、的風(fēng)化效果。除此以外，本技術(shù)還能夠模擬諸如污漬滲出、多重風(fēng)化和大規(guī)模幾何形變等過(guò)去技術(shù)無(wú)法實(shí)現(xiàn)的效果，大大拓展了風(fēng)化模擬的范圍。進(jìn)一步提出了一個(gè)面向視頻的交互式風(fēng)化處理框架，能夠?qū)σ曨l對(duì)象送行交互編輯，向其添加各種真實(shí)感的風(fēng)化效果。在恢復(fù)出視頻的深度信息后，為了保證視頻編輯的時(shí)間一致性，提出了一個(gè)新的基于深度的交互式視頻對(duì)象分割方法，有效地從視頻中提取出感興趣的視頻對(duì)象。然后，提出了一個(gè)新的基于深度準(zhǔn)確估計(jì)的點(diǎn)云采樣算法，從恢復(fù)的深度信

4、息中采樣得到視頻對(duì)象的點(diǎn)云模型，剔除大量地冗余點(diǎn)，然后重建其三維幾何模型。接著，引入基于1粒子跟蹤的風(fēng)化模型，對(duì)重建得到的三維幾何進(jìn)行1粒子跟蹤，得到風(fēng)化信息，用于修改視頻對(duì)象的自然狀態(tài)。并且改進(jìn)原有7粒子跟蹤風(fēng)化模擬技術(shù)缺少交互功能的不足，提供了兩種交互式風(fēng)化處理工具，支持用戶(hù)引導(dǎo)風(fēng)化發(fā)生的區(qū)域和調(diào)整風(fēng)化速度，提高了風(fēng)化處理的靈活性，降低了編輯任務(wù)的復(fù)雜度。浙江大學(xué)博士學(xué)位論文AbstractAbstractAlongwithther

5、apiddevelopmentofcomputingtechnology，thesubjectonhowtoseamlesslysynthesisvirtualandrealityworldtogetherhasdrawnwiderangeofattentionsAftermanyyearsofdevelopment，researchershavemadeimportantprogressontheproblemofgeometryco

6、nsistencyinmixedrealityWecanrecovercameraparametersand3Dgeometryofrealscenesatrealtime，registeringvirtualobjectsintothevideostreamcorrectlyTheup—tO—dateresearchesmainlyfocusonhowtOsolveconsistencyonilluminationandinterac

7、tionsbetweenvirtualandrealobjectsThekeypurposeistoimprovevisualconsistencybetweenvirtualandrealityscenes，andtOprovidemoreconvenientande伍cientinteractivetoolsForthesereasons，thisthesiswillfocusontheproblemsofweatheredappe

8、arancesimulationandilluminationconsistencyinmixedrealitySeveralmethodsonweatheringmodels，interactiveweatheredappearanceeditingandlightingmodelregistrationareproposedseparatelyWiththesetechniques，high—qualityaugmentedreal

9、ityeffectcanbeachievedOurwork’SasfollowsWepresentageneralweatheringsimulationframeworkthatiseffectiveformodelingawidevarietyofweatheringeffectsonvirtualobjectsOurtechniqueisbasedonatypeofaging。inducingparticlescalledyton

10、swhicharenevermentionedbeforeWith7tontracingthroughthescenecontrolledbytheuserdefinedweatheringtransportrules，wecanproduceweatheringeffectsthatarecustomizedtOboththevirtualobjectgeometryanduser’SwillBesides，severaleffect

11、s，suchasstain—bleeding，multi—weathering，andlarge—scalegeometrychangesthatarechallengingforexistingtechniquescanbereadilycapturedbyourmethod，expandingthecapabilityofhandlingdifferentkindsofweatheringprocessesWeproposeanov

12、elinteractiveweatheringmethodforreal—capturedvideoswhichcanin—teractivelysynthesisweatheringeffectsontovideoobjectsWefirstrecoverthedepthmapsoftheinputvideoInordertomaintainthetemporalcoherenceweemployemployanewdepthbase