虛擬現(xiàn)實(shí)中圖像建模技術(shù)的發(fā)展

1、 理論探索虛擬現(xiàn)實(shí)中圖像建模技術(shù)的發(fā)展陳麗娜馬玉杰(商丘師范學(xué)院計(jì)算機(jī)科學(xué)系河南商丘【摘要】基于圖像的建模技術(shù)是計(jì)算機(jī)圖形學(xué)尤其是虛擬現(xiàn)實(shí)中關(guān)心的重要問(wèn)題。側(cè)重從虛擬現(xiàn)實(shí)的研究角度對(duì)基于圖像建模技術(shù)進(jìn)行了綜述.介紹了近年來(lái)提出的典型的基于圖像的建模方法及其最新研究進(jìn)展,給出了這些方法的基本原理并加以分析比較,最后對(duì)基于圖像的建模技術(shù)的未來(lái)研究給出了一些建議。【關(guān)鍵詞】基于圖像建模計(jì)算機(jī)圖形學(xué)虛擬現(xiàn)實(shí)計(jì)算機(jī)視覺(jué)Rev i ew of i m age -ba sed m odeli n g techn i ques develop m en t ba sed on v i rtua l rea l

2、ity .CHEN L i -na 1,MA Yu -jie 2.(The D epart m entof Co m puter Science,Shangqiu N or m al U niversity,Shangqiu Henan 476000【Abstract 】I m age -based modeling techniques are i m portant p r oblem in computer graphics es pecially in virtual reality .I n this paper,i m 2age -based modeling techniques

3、 based on virtual reality are summarized .The recently typ ical i m age -based modeling techniques and re 2search devel opment are intr oduced,and the theory of the techniques is compared .A t last,s ome advice about the expectati on of the model 2ing techniques is put f or ward .【Key words 】I m age

4、 -based modeling ;Computer graphics ;V irtual reality ;Computer visi on一引言虛擬現(xiàn)實(shí)是一種能有效的模擬人在自然環(huán)境中視、聽(tīng)、動(dòng)等行為的高級(jí)人機(jī)交互技術(shù),其關(guān)鍵技術(shù)是環(huán)境建模技術(shù)。當(dāng)今圍繞虛擬場(chǎng)景建模的方法主要有兩種:一種是基于傳統(tǒng)的圖形學(xué)的三維幾何建模,又稱為基于圖形的建模(Geometry -Based Modeling -G B M ,另一種是基于圖像的建模(I m age -Based Modeling -I B M ,第一種方法對(duì)計(jì)算機(jī)硬件的性能和圖形的加速性能都有很高的要求,而且計(jì)算量較大;而后者建模時(shí)不依賴具體

5、的幾何模型,生成的場(chǎng)景更加真實(shí),所以越來(lái)越受到青睞,但是使用這種方法使用的是圖像中的二維對(duì)象,因此交互性很差。后來(lái)又有人提出了基于圖形和圖像的混合建模技術(shù),但是這種方法實(shí)現(xiàn)起來(lái)有一定的困難。論文對(duì)最近的典型的圖像建模方法及其研究進(jìn)展做了綜述,給出了這些方法的基本原理并加以分析比較。并對(duì)基于圖像的建模技術(shù)的未來(lái)研究給出了一些建議。二基于圖像建模技術(shù)的典型方法(一基于立體視覺(jué)的方法此方法利用三維視覺(jué)技術(shù)從已知的參考圖像當(dāng)中合成相對(duì)于新的視點(diǎn)的圖像。它從已經(jīng)獲得的2D 圖像中恢復(fù)形體的3D 幾何特征和光照、材料特性,由于采樣圖像中已經(jīng)包含了當(dāng)時(shí)的幾何、光照、材料的綜合效果,所以利用這些信息,可以合成

6、不同視角的圖像的信息,可以在虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境中從不同的角度來(lái)觀察物體,從而實(shí)現(xiàn)漫游。使用這種方法不存在大量的內(nèi)存冗余,但是需要建立很多的特征對(duì)應(yīng)(比如特征點(diǎn)的對(duì)應(yīng)而且處理的數(shù)據(jù)量過(guò)大,實(shí)現(xiàn)起來(lái)也有一定的困難。(二基于全視函數(shù)的方法基于全視函數(shù)的方法,也稱為基于全景函數(shù)的方法。它把空間任意點(diǎn)、任意時(shí)間和覆蓋任意波長(zhǎng)范圍的可見(jiàn)光束命名為全景函數(shù),它是基于圖像的具有水平360度及上下空間的圖形組織環(huán)境,是一種全新的圖像信息模式,它可以完整的表達(dá)周圍環(huán)境的信息,相當(dāng)于人們從一個(gè)固定點(diǎn)向四周轉(zhuǎn)一圈所看到的景象。此方法建模簡(jiǎn)單,但是由于現(xiàn)有技術(shù)不成熟,對(duì)圖像燥聲比較敏感,所以,為了保證圖像立體匹配的正確性,不

7、僅需要用戶指定一些對(duì)應(yīng)關(guān)系,還要求對(duì)輸入圖像密集采樣,使相鄰的兩圖像間的差別很小。(三基于拼圖和分層的方法基于拼圖和分層的方法就是對(duì)于采樣的圖像(這些圖像通常具有很多的重疊區(qū)域,然后把這些圖像統(tǒng)一投影到某一個(gè)曲面上,然后確定兩相鄰圖像間的重疊范圍,最后按照特定的算法將它們拼接在一起,而且拼接時(shí)候根據(jù)要求一般要求是無(wú)縫拼接,達(dá)到最終得到新視圖的要求。該方法主要用于拼接柱面全景圖,它利用圖像的相關(guān)性原理尋找最大相關(guān)性來(lái)對(duì)齊重疊圖案。該方案簡(jiǎn)單、有效,但有時(shí)因?yàn)橹丿B區(qū)域特征不明顯,需人工干預(yù)對(duì)齊,導(dǎo)致對(duì)齊誤差。四基于視圖插值的方法基于視圖插值的方法就是利用存儲(chǔ)好的相鄰點(diǎn)的圖像生成它們中間的圖像。此種

8、方法還可以使圖像發(fā)生變形和扭曲等,以產(chǎn)生特殊的效果。該方法原理簡(jiǎn)單,但是因?yàn)橐晥D中涉及到大量數(shù)據(jù),進(jìn)行插值計(jì)算時(shí)計(jì)算量大。(下轉(zhuǎn)第20頁(yè)81產(chǎn)無(wú)法保值增殖。后勤企業(yè)提供服務(wù)的范圍局限于學(xué)校自身,后勤企業(yè)規(guī)模小,成本高,企業(yè)產(chǎn)品和服務(wù)的標(biāo)準(zhǔn)大大折扣。通過(guò)兼并、重組等方式將后勤企業(yè)獨(dú)立出來(lái),后勤企業(yè)不僅僅為本校提供服務(wù),還可以為社會(huì)服務(wù)。一方面學(xué)校對(duì)后勤使用的資產(chǎn)開(kāi)始收取使用費(fèi),敦促后勤企業(yè)提高競(jìng)爭(zhēng)力;另一方面后勤的規(guī)模得到擴(kuò)大,良好的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益將有力的促進(jìn)學(xué)校的教學(xué)和科研工作。(三聯(lián)合辦學(xué)1校際聯(lián)合雙方根據(jù)各自的優(yōu)勢(shì)與劣勢(shì),一方投入房屋、土地等有形資產(chǎn),一方投入學(xué)校的科教產(chǎn)品和服務(wù)等無(wú)形資產(chǎn);

9、雙方的存量資產(chǎn)都得到運(yùn)用。強(qiáng)勢(shì)學(xué)?？梢越枰詳U(kuò)大規(guī)模,擴(kuò)大影響力。弱勢(shì)學(xué)校可以充分利用起現(xiàn)有資產(chǎn),并獲取豐厚的利潤(rùn)支持學(xué)校的進(jìn)一步發(fā)展。弱勢(shì)學(xué)校亦可以進(jìn)入強(qiáng)勢(shì)學(xué)校未進(jìn)入的細(xì)分市場(chǎng),壯大自己。2校企聯(lián)合隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)越來(lái)越激烈。企業(yè)要想在激烈的競(jìng)爭(zhēng)中取得的優(yōu)勢(shì),I T的運(yùn)用和企業(yè)人力資源培訓(xùn)是企業(yè)經(jīng)營(yíng)的重要選擇。學(xué)?？梢岳米陨淼慕?jīng)驗(yàn)和人力資源優(yōu)勢(shì)與企業(yè)合作,借助企業(yè)的力量來(lái)促進(jìn)學(xué)校的發(fā)展。一種方式是承接企業(yè)的人力資源培訓(xùn)外包。有很多企業(yè)新招聘的員工往往需要先期培訓(xùn)半年甚至更長(zhǎng)的時(shí)間,才能上崗。在這個(gè)過(guò)程中,企業(yè)不僅要支付實(shí)習(xí)工資、尋找合適的場(chǎng)地、招聘稱職的老師,還要承擔(dān)時(shí)間成本等。所以

10、現(xiàn)在有些企業(yè)開(kāi)始嘗試人力資源外包,即讓社會(huì)中介機(jī)構(gòu)幫助篩選和培訓(xùn)員工,企業(yè)支付一定的費(fèi)用。高校完全有能力扮演這個(gè)中介角色。另一種方式是和企業(yè)合作建立職業(yè)學(xué)校,有針對(duì)性的培養(yǎng)人才,實(shí)現(xiàn)高校與企業(yè)的“優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)、資源共享”。(四出售、出租和承包出售即將諸如教室、土地等閑置資產(chǎn)出售。出租即將學(xué)校的房屋、土地等租借給承租方,學(xué)校收取一定的利息。承包在不違反有關(guān)規(guī)定的情況下將學(xué)校暫時(shí)不用的資產(chǎn)承包給有實(shí)力的自然人或者企業(yè)去經(jīng)營(yíng)。由于我國(guó)高校資產(chǎn)長(zhǎng)期沒(méi)有法律意義上的產(chǎn)權(quán),按現(xiàn)行法律規(guī)定這些資產(chǎn)無(wú)法出售,出租和承包則是比較可行的方案。(五BOT(BU I L D-OPERATE-TRANSFER即建設(shè)-經(jīng)營(yíng)-

11、轉(zhuǎn)讓。一個(gè)典型的BOT形式是:政府提出某一項(xiàng)目,然后與有興趣的外國(guó)公司簽訂協(xié)議,在所簽訂協(xié)議的條款范圍和期限內(nèi),外國(guó)公司負(fù)責(zé)投資、承建、經(jīng)營(yíng)這一項(xiàng)目和設(shè)施,收回投資本息并取得一定利潤(rùn),協(xié)議期滿后,項(xiàng)目無(wú)償轉(zhuǎn)讓給所在國(guó)政府。這是國(guó)際工程承包的一種典型形式,其基本動(dòng)因是項(xiàng)目所在國(guó)政府無(wú)力承擔(dān)其投資。我們完全可以將BOT引進(jìn)到高校的建設(shè)中來(lái)。以一個(gè)酒店為例,學(xué)校想要開(kāi)辦一個(gè)酒店,需要大量的投資,而學(xué)校目前又沒(méi)有足夠的資金來(lái)投資,那么它可以選擇BOT方式。(六發(fā)行債券和資產(chǎn)證券化在國(guó)外,發(fā)行債券和資產(chǎn)證券化是大學(xué)為大型項(xiàng)目籌集建設(shè)資金和償還當(dāng)前其它債務(wù)的重要方式。學(xué)校發(fā)行債券是以人們對(duì)學(xué)校的認(rèn)同為基礎(chǔ)

12、的,因此發(fā)行債券的學(xué)校一般是有一定聲譽(yù)的名牌大學(xué)。我們的債券發(fā)行條件較為苛刻,目前的法律環(huán)境還不容許學(xué)校發(fā)行債券。資產(chǎn)證券化是指將缺乏流動(dòng)性但能夠產(chǎn)生可預(yù)見(jiàn)的穩(wěn)定現(xiàn)金流的資產(chǎn),通過(guò)一定的結(jié)構(gòu)安排,對(duì)資產(chǎn)的風(fēng)險(xiǎn)與收益要素進(jìn)行分離與重組,進(jìn)而轉(zhuǎn)換為在金融市場(chǎng)上可以出售和流通的證券的過(guò)程。適合證券化的金融資產(chǎn)應(yīng)具備兩個(gè)方面條件:其一,最重要的是該金融資產(chǎn)抵押物的質(zhì)量要高,要有穩(wěn)定的現(xiàn)金流與容易變現(xiàn)的特點(diǎn);其二,信用程度要高。上述條件,高校資產(chǎn)較容易滿足,如高校校園土地、房屋建筑物等可作為抵押品,加之高校穩(wěn)定持續(xù)的收益及其較好的社會(huì)信譽(yù)度,高校完全能成為資產(chǎn)證券化的理想對(duì)象,這也是活化高校存量資產(chǎn)的有

13、效方法之一。參考文獻(xiàn)1張中華,謝進(jìn)城.投資學(xué)M.北京:中國(guó)統(tǒng)計(jì)出版社,2001.2謝進(jìn)城,張東.投資學(xué)導(dǎo)論M.北京:中國(guó)財(cái)政經(jīng)濟(jì)出版社,2002.(上接第18頁(yè)三基于圖形和圖像的混合建模技術(shù)目前,已經(jīng)提出基于圖形和圖像的混合建模技術(shù)。在虛擬環(huán)境下,用戶可以借助必要的傳感設(shè)備以自然的方式與虛擬環(huán)境中的物體進(jìn)行交互及相互影響,從而獲得等同親臨真實(shí)環(huán)境的感受和體驗(yàn).目前已有的傳感設(shè)備包括可以產(chǎn)生立體視覺(jué)的頭盔顯示器、能跟蹤用戶位置和轉(zhuǎn)動(dòng)方向的跟蹤器、能產(chǎn)生視覺(jué)或觸覺(jué)反饋的數(shù)據(jù)手套和數(shù)據(jù)服,這種基于圖形與圖像的混合建模技術(shù)可以集兩種建模方法的優(yōu)點(diǎn)于一體.但如今人與虛擬場(chǎng)景的交互行為及感知的仿真程度仍受傳感設(shè)備和傳感器技術(shù)發(fā)展水平的限制,因而還存在一些問(wèn)題,因此該方法在實(shí)現(xiàn)上有待于進(jìn)一步的完善,完善后的混合建模技術(shù)將是未來(lái)的圖像建模技術(shù)的主導(dǎo)。參考文獻(xiàn)1解凱,郭恒業(yè),等.基于視頻圖像的虛擬環(huán)境建模技術(shù)J.哈爾濱工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào),2004,36(4:471-473.2徐丹,潘志庚