虛擬現(xiàn)實(shí)及相關(guān)技術(shù)田景成-免費(fèi)閱讀
【正文】 Renzen的方法實(shí)際上可分為兩步，第一步，即對(duì)刪除頂點(diǎn)后遺留的空殼體進(jìn)行四面體剖分；第二步即解決剖分后存在的拓?fù)洳幌嗳輪栴}。表示能量定義為表示因子Crep與模型頂點(diǎn)數(shù)m的乘積，Crep值越大，表明模型表示的簡(jiǎn)潔性越重要，Crep值越小，表明對(duì)原模型的逼近精度要求越高，因此通過指定不同的Crep值，可以控制模型的復(fù)雜度，構(gòu)造層次化模型?！ ∫贿M(jìn)步講，用戶可以有選擇地對(duì)模型的不同部分使用不同的誤差度量。有些全局算法中也使用到一些局部算法的特征?！ ?拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)保持型。通常的做法是把一些不重要的圖元(頂點(diǎn)、邊或三角形)從多邊形網(wǎng)格中移去?！ oD模型的缺點(diǎn)是所需存儲(chǔ)量大。盡管有些算法已有較好的模擬結(jié)果，但其計(jì)算量非常大，難以做到實(shí)時(shí)顯示?！ eitz等人利用體元填色 (Voxel Coloring)技術(shù)構(gòu)造了一個(gè)中間可編輯的體元數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，這樣用戶就可在不同的照明條件下由這些幾何數(shù)據(jù)重新繪制畫面?！ ≡缭?992年，Haeberli就利用簡(jiǎn)單的迭加原理來重新繪制場(chǎng)景，但該算法要求場(chǎng)景中光源的類型與數(shù)量必須與原圖象一致。在繪制階段，利用基于視向的紋理映射將各原始圖象中的適當(dāng)部分映射到重構(gòu)的模型上。但該算法由于采用從后至前的繪制順序來生成畫面，因而對(duì)于高度復(fù)雜的場(chǎng)景，算法的效率將受到嚴(yán)重的影響。簡(jiǎn)單幾何面置于被簡(jiǎn)化景物的中心，而簡(jiǎn)化誤差被嚴(yán)格控制在給定的閾值內(nèi)。全景函數(shù)事實(shí)上刻劃了一給定場(chǎng)景的所有可能的環(huán)境映照，因而以圖象的方式給出了場(chǎng)景的精確描述?！ 〗鉀Q這一問題的有效方法是在原給定的圖象序列中引入可見點(diǎn)的深度，以提供原始場(chǎng)景的部分三維信息。用戶可取不同的位置和角度來觀察這些景物，在不同視點(diǎn)和視線方向上，景物表面的繪制過程實(shí)際上是紋理圖象在取景變換之后的簡(jiǎn)單景物幾何上的重投影變形的過程?！ ∨c基于幾何的傳統(tǒng)繪制技術(shù)相比，這種技術(shù)的優(yōu)勢(shì)在于： 1. 圖形繪制獨(dú)立于場(chǎng)景復(fù)雜性，僅與所要生成畫面的分辨率有關(guān)； 2. 預(yù)先存儲(chǔ)的圖象(或環(huán)境映照)既可以是計(jì)算機(jī)合成的，也可以是實(shí)際拍攝的畫面，兩者可以混合使用； 3. 算法對(duì)計(jì)算資源的要求不高，可以在普通工作站和個(gè)人計(jì)算機(jī)上實(shí)現(xiàn)復(fù)雜場(chǎng)景的實(shí)時(shí)顯示。常見的三維控制設(shè)備有數(shù)據(jù)手套、跟蹤球、三維探針、三維鼠標(biāo)器及三維操作桿等。如何降低這些模型的復(fù)雜度，減少圖形系統(tǒng)需處理的多邊形數(shù)目，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)交互，已經(jīng)成為計(jì)算機(jī)圖形學(xué)研究中的一個(gè)重大課題。 為獲取虛擬化所需要的數(shù)據(jù)，一般采用從多個(gè)不同角度拍攝的攝像機(jī)來記錄對(duì)象。 Physically Based Modeling 此外，語音識(shí)別與語音輸入技術(shù)也是虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的一種重要人機(jī)交互手段。同時(shí)，雖然三維圖形生成和立體圖形生成技術(shù)已經(jīng)較為成熟，但復(fù)雜場(chǎng)景的實(shí)時(shí)顯示一直是計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的重要研究?jī)?nèi)容。 虛擬現(xiàn)實(shí)是一門直接來自于應(yīng)用的涉及眾多學(xué)科的新的實(shí)用技術(shù)，是集先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)、傳感與測(cè)量技術(shù)、仿真技術(shù)、微電子技術(shù)等為一體的綜合集成技術(shù)。它的基本特征： 沉浸感(Iimmersion)是指用戶作為主角存在于虛擬環(huán)境中的真實(shí)程度。在計(jì)算機(jī)技術(shù)中，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的發(fā)展又特別依賴于人工智能、圖形學(xué)、網(wǎng)絡(luò)、面向?qū)ο?、Client/Server、人機(jī)交互和高性能計(jì)算機(jī)技術(shù)?！ ?Image Based Rendering 通過從不同拍錄角度獲取場(chǎng)景描述，可以得到場(chǎng)景的圖象；通過多基線立體化方法MBS (Multibasedline Stereo)（MBS的基本原理是，若用兩架具有同樣焦距、所處位置不同的照相機(jī)拍攝同一物體，則物體上同一點(diǎn)在兩幅畫面中的差距與兩架照相機(jī)之間的距離有相關(guān)性）進(jìn)行計(jì)算深度信息。為此人們提出了各種方法，細(xì)節(jié)層次LoD(level of detail)便是其中一種非常有效的控制場(chǎng)景復(fù)雜度的方法。數(shù)據(jù)手套的出現(xiàn)，為虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)提供了一種全新的交互手段，目前的產(chǎn)品已經(jīng)能夠檢測(cè)手指的彎曲，并利用磁定位傳感器來精確地定位出手在三維空間中的位置。目前基于圖象的繪制技術(shù)研究重點(diǎn)在如下幾個(gè)方面： 在紋理映射的基礎(chǔ)上出現(xiàn)了環(huán)境映照方法，采用紋理圖象來表示景物表面的鏡面反射和規(guī)則透射效果。具體作法是利用給定畫面上可見點(diǎn)的深度值，局部重建場(chǎng)景的三維幾何，并基于這些三維信息對(duì)可見點(diǎn)直接進(jìn)行投影變換，或建立該畫面與其相鄰畫面象素的對(duì)應(yīng)關(guān)系。為生成一幀給定視點(diǎn)沿特定方向的視圖，只需將視點(diǎn)V(Vx , Vy , Vz)和球面角θ、ψ及時(shí)刻t代入全景函數(shù)即可。這種繪制技術(shù)可以在一定誤差條件下，以較小的代價(jià)來快速生成場(chǎng)景畫面，同時(shí)仍保持正確的前后排序，所生成的圖形質(zhì)量也很高?！ 榱颂岣呃L制精度，Sillion等利用帶紋理的多邊形網(wǎng)格來逼近遠(yuǎn)距離景物，而近景則仍采用傳統(tǒng)的幾何繪制技術(shù)。重構(gòu)的模型僅由簡(jiǎn)單的幾何體組成，是對(duì)實(shí)際建筑物的粗略近似。之后，Nimeroff等人利用天空光的經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ陀行У赜梢阎獔D象重新繪制了在不同自然照明(如陰天、晴天)條件下的場(chǎng)景。但是，這一方法僅適合于朗伯漫反射模型。5 多分辨率模型和三維幾何壓縮 高精度的掃描測(cè)繪手段為復(fù)雜物體基于多邊形網(wǎng)格表示的三維幾何建模提供了新的高效手段，但由于采樣精度高，由此建立起的三維模型的復(fù)雜程度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了當(dāng)前計(jì)算機(jī)實(shí)時(shí)的圖形處理能力。當(dāng)使用LoD模型進(jìn)行繪制時(shí)，有時(shí)需要在不同的LoD模型間進(jìn)行切換，這樣就需要生成多個(gè)LoD模型?！ ∧壳爸饕袃深惗噙呅尉W(wǎng)格簡(jiǎn)化方法：基于幾何特征識(shí)別方法和
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