虛擬現(xiàn)實(shí)構(gòu)造技術(shù)與應(yīng)用綜述

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1、計(jì)算機(jī)C081李曉光088289李國(guó)岳088343楊濤088349趙恒088270網(wǎng)絡(luò)C082元博088267網(wǎng)絡(luò)C081杜博宇0882841前言：1.1有關(guān)概念的定義：1.1.1虛擬現(xiàn)實(shí)構(gòu)造技術(shù)虛擬現(xiàn)實(shí)是一種基于計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的多視角三維實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)環(huán)境。這個(gè)虛擬的世界既可以是當(dāng)前客觀世界的映射，也可以是人們腦海中主觀世界的映射。進(jìn)入虛擬世界的用戶可以以人類自身的白然技能和思維方式與其進(jìn)行交互。在虛擬壯界屮，人作為一種實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)源構(gòu)成焜擬世界的行為主體，而不僅僅是虛擬世界的觀察者。隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，在計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技術(shù)、計(jì)算機(jī)動(dòng)畫、地理信息系統(tǒng)等領(lǐng)域內(nèi)所構(gòu)造和使用的模型，越來越復(fù)雜

2、。在虛擬技術(shù)屮首先要解決的是虛擬場(chǎng)景的建模，虛擬場(chǎng)景建模的好壞直接決定了虛擬場(chǎng)景的沉浸感和真實(shí)感。虛擬現(xiàn)實(shí)構(gòu)造技術(shù)主要分為基于圖像的虛擬建模技術(shù)和基于圖形的建模技術(shù)。2主題：2.1基于圖像的虛擬建模技術(shù)基于圖像的虛擬現(xiàn)實(shí)建模技術(shù)具冇快速、簡(jiǎn)單、逼真的優(yōu)點(diǎn)。能較好地實(shí)現(xiàn)實(shí)物虛化,它尤其適用于那些難以用CAD方法建立真實(shí)感模型的白然環(huán)境，以及需要真實(shí)重現(xiàn)環(huán)境原有風(fēng)貌的應(yīng)用?；趫D像的三維建模技術(shù)因其成本低、操作簡(jiǎn)單、逼真性高等優(yōu)勢(shì)，逐漸得到研究者的重視，相關(guān)研究成果也被廣泛皿用于文物數(shù)字保護(hù)、智能人機(jī)交互、數(shù)字特效制作、實(shí)時(shí)監(jiān)控等領(lǐng)域，具有極其重要的研究意義與實(shí)用價(jià)值.基于圖像的建模研究由單一圖

3、像、圖像序列或視頻中，通過口動(dòng)或交互的方式，恢復(fù)出物體、場(chǎng)景三維模型的方法?而基于圖像的建模首先需要解決的核心問題是基于圖像的兒何建模問題。它主要研究的是如何從圖像中恢復(fù)出物體或場(chǎng)景的三維兒何信息。2.1.1基于圖像建模技術(shù)的實(shí)現(xiàn)方式基于圖像建模技術(shù)實(shí)質(zhì)J：是利用照相機(jī)采集的離散圖像或攝像機(jī)采集的連續(xù)視頻作為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，經(jīng)過圖像處理生成真實(shí)的全景圖像，然后通過合適的空間模型把全景圖像組織為虛擬實(shí)景空間，用戶在這個(gè)空間中可以前進(jìn)、后退、環(huán)視、仰視、近看、遠(yuǎn)看等操作，實(shí)現(xiàn)用戶全方位觀察三維場(chǎng)景的效果，采用這種建模技術(shù)町以實(shí)現(xiàn)普通計(jì)算機(jī)上的真實(shí)感圖形繪制。基于圖像的技術(shù)屮現(xiàn)在應(yīng)用較多的關(guān)鍵技術(shù)是全景

4、圖生成技術(shù)。2.1.2基于圖像建模技術(shù)的主要優(yōu)點(diǎn)首先，漫游效果及處理吋問獨(dú)立與場(chǎng)景復(fù)雜度、場(chǎng)景內(nèi)容的復(fù)雜度無關(guān)；其次，真實(shí)感強(qiáng)，相比建模得到的虛擬現(xiàn)實(shí)效果，更真實(shí)可信，更能使人產(chǎn)生身臨其境的感覺；此外，對(duì)計(jì)算機(jī)資源要求不高，數(shù)據(jù)量小，實(shí)用性好。2.1.3基于圖像建模技術(shù)的不足圖像法首先要獲得基于真實(shí)場(chǎng)景的實(shí)最圖像，因此不可避免的存在缺陷。首先，當(dāng)真實(shí)場(chǎng)景不存在，或處于設(shè)計(jì)規(guī)劃階段時(shí)，就不能使用該方法了；其次，由于場(chǎng)景屮的虛擬物體是圖像中的二維對(duì)象，用八很難與這些二維対象進(jìn)行交互；另外，獲得真實(shí)的實(shí)景圖像需高性能的照相機(jī)與攝影裝備，也需要大量的存儲(chǔ)空間來存儲(chǔ)大量的圖像文件。2.1.4基于圖像建

5、模技術(shù)的軟件及應(yīng)用基于CT、MRI斷層圖像的人體三維建模：(1)CT、MRI圖像采集和預(yù)處理(2)二維斷層圖像分割和觸合(3)多層圖像的綜合(4)建模存儲(chǔ)及可視化顯示2.2基于圖形的建模技術(shù)基于圖形的建模技術(shù)即基于兒何模型的建模技術(shù)是一種以計(jì)算機(jī)圖形學(xué)為基礎(chǔ)的傳統(tǒng)構(gòu)造三維虛擬模型的方法。2.2.1基于圖形建模技術(shù)的實(shí)現(xiàn)方式基于圖形建模技術(shù)實(shí)質(zhì)上是利用現(xiàn)有的三維建模軟件，人工對(duì)虛擬實(shí)體和虛擬環(huán)境的外觀進(jìn)行建模。它是以計(jì)算機(jī)圖形學(xué)為基礎(chǔ)，首先對(duì)真實(shí)場(chǎng)景進(jìn)行抽彖，川多邊形構(gòu)造虛擬景觀的三維模型，并建立虛擬壞境屮的光照和材質(zhì)模型。然后進(jìn)行紋理映射及控制參數(shù)設(shè)定,最后通過軟件控制根據(jù)觀察者的位置、光照

6、等信息以提高真實(shí)感的復(fù)雜實(shí)現(xiàn)過程，再在輸出設(shè)備上實(shí)時(shí)渲染繪制視景的価面，從而完成整個(gè)場(chǎng)景的漫游。2.2.2基于圖形建模技術(shù)的主要優(yōu)點(diǎn)精細(xì)、逼真；其次，模型具有可操作性，便于用戶與虛擬實(shí)體的交互和對(duì)虛擬對(duì)象的深度信息進(jìn)行豈接提収；另外，實(shí)現(xiàn)虛物實(shí)化。即使在規(guī)劃設(shè)計(jì)階段。只要有相莢的建筑圖紙,按照對(duì)應(yīng)比例與尺寸，一樣能夠完成場(chǎng)景的構(gòu)建。2.2.3基于圖形的建模技術(shù)的不足対場(chǎng)景進(jìn)行詳細(xì)建模太過煩瑣。工作量大。建模存在著真實(shí)性與實(shí)時(shí)性之間的矛盾。簡(jiǎn)化模型數(shù)據(jù)量小，有較好實(shí)時(shí)性，但真實(shí)感差，而粽細(xì)模型復(fù)雜。數(shù)據(jù)量大，直接影響實(shí)時(shí)性；其次，還沒有較好的動(dòng)態(tài)建模方法，擴(kuò)展性差。模型一旦建立就基本固定下來。

7、在輸入虛擬場(chǎng)景后就不能對(duì)模型本身實(shí)時(shí)修改；另外，場(chǎng)景復(fù)雜度及逼真度受到制約。虛擬場(chǎng)景的真實(shí)感是建立在幾何物體表面材質(zhì)的光照模型上，所以對(duì)計(jì)算機(jī)軟硬件耍求較高。2.2.4基于圖形建模技術(shù)的軟件及應(yīng)用1)應(yīng)用3DSMAX建模：3DSMAX是Autodesk岀站的一?款3D動(dòng)畫軟件，現(xiàn)已成為世界上應(yīng)用最廣的三維建模、動(dòng)畫、渲染工具，并只廣泛應(yīng)用于游戲開發(fā)、角色動(dòng)畫、電影電視視覺效果和設(shè)計(jì)行業(yè)等領(lǐng)域，完全滿足制作高質(zhì)