资源描述：
《虚拟校园全景漫游系统的实现》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。
1、第24卷 第1期石河子大学学报(自然科学版)Vol.24No.12006年2月JournalofShiheziUniversity(NaturalScience)Feb.2006文章编号:100727383(2006)0120124203虚拟校园全景漫游系统的实现赵庆展,赵 欣,常 静(石河子大学信息科学与技术学院,新疆石河子832003)摘要:基于图像绘制(IBR)技术来建立具有真实感的虚拟环境是近年虚拟现实技术研究的热点,其中基于子图像的全景图像拼接技术研究、全景图像的网上浏览和漫游是生成全景漫游系统的关键因素。本文以普通数码照相机拍摄的序列图像为基础,通过柱形全景拼合算法保证全景图的自
2、然、逼真,并给出了全景图浏览器端的实现,该方法成功用于石河子大学虚拟校园的构建。关键词:全景图;图像拼接;场景漫游;虚拟校园中图分类号:TP391 文献标识码:A 虚拟场景建模问题的解决方式主要有两类:基于计算机图形学的三维几何模型建模和绘制(geom2etry2basedmodelingandrandering,GBMR),该方法在大型复杂真实感场景上对系统硬件的计算能力和图形加速性能要求较高,真实感弱,交互能力强;另一种是基于图像的建模和绘制(image2basedmodelingandrandering,IBMR),该方法对硬件要求低,建模容易,[1]真实感强,但交互能力较差。
3、二者结合的情况即基于几何建模和基于图像相结合的图形绘制也正在[2]研究之中,石河子大学虚拟校园的构建采取了上图1 全景图生成过程述两类方法,基于全景图和基于VRML的网上发布。1)全景模型的选择:根据投影方式的不同,一般分为全景图是在固定视点时用数码照相机按照一定立方体模式、圆柱体模式、球面模式。模型的选择决的方式拍摄实景,按照均匀角度绕垂直轴向旋转定了拍摄的方式、选用设备、2D数字图像加工方法360度根据具体情况拍摄几张到十几张图像,然后和拼接方法。在计算机中对图像进行拼接、调整和整合,按照表达2)图像获取。可根据具体情况选用相应设备,[3]分类生成无缝全景图象,一般通过网络用计算机若有使
4、用鱼眼镜头的全景相机,拍摄工作较为简单,进行展示,并提供局部的漫游功能。我们通过简单一般两张图片即可。对普通数码相机,可拍摄12张的柱形全景拼合算法,完成全景图的生成,在浏览器[7]左右的图片,当然,也可直接使用计算机根据已有端,使用JAVAAPPLET实现全景图的浏览和漫游。的素材进行加工和绘制。1 全景图生成和浏览3)图像拼接。使用合适的全景图像拼接算法生成,可采用模板矢量寻找重叠区域,特征边缘线匹1.1 生成过程配,光强差最小优化等方法。全景图生成和制作方法在很多文献中提[4～6]4)图像融合。在拼接工作完成后,重叠区域会出,全景图生成包含模型选择、图像获取、图像造成锐利的图像边缘,一
5、般可使用像素权重的方法拼接、图像调整4个步骤(图1)。解决,以实现相邻图像的自然过渡。收稿日期:2005210220作者简介:赵庆展(19722),讲师,硕士,从事计算机图形学研究。电话:099322058092,e2mail:zqzËinf@shzu.edu.cn。第1期 赵庆展,等:虚拟校园全景漫游系统的实现 1255)图像调整。为在浏览器端得到质量好、速率小,直到达到Count=1为止。实际操作中,搜索步快的全景图像,最后可根据发布要求统一对图像大长越大,拼合速度越快,精度也越差,在实现上可采小,亮度、对比度等进行处理。取先自动拼
6、合,再手工定位的方法。1.2 柱面投影1.4 图像融合由于是通过相机旋转拍摄一组序列图片,它们在得到两幅相邻图像的重叠区域后,为使图像不在同一投影平面上,直接拼合将会导致重合区域过渡自然平滑,可在A,B图像重叠区域(长度为L)的局部扭曲和变形。必须将这些图片投影到同一的上采用像素权重方法进行融合(图3)。空间平面上进行处理。如图2所示:柱面半径为R融合后图像C的像素值为:IC=IA×WA+IB×(焦距f=R),照片的宽度为W,高度为H。为方便WB。其中WA和WB为图像A和B在各自图像上的计算,将中心点对齐。根据几何关系,照片上任意一权重,其取值范围为[0,1]。通过序列图像融合操点Q(x,y
7、,z)在圆柱面上的投影P的坐标为:作,使得全景图拼合痕迹有效减轻。θx-W/2x′=Rsin+Rsin[αtan()],2RHR(y-H/2)y′=+。2kW22上式中:R=,k=R+(w/2-x)2tan(θ/2)θ由每张图像所占角度唯一确定,与拍摄焦距相关,如为全景角度为360度,θ可近似表示为360/图像总数。图3 图像融合加权函数1.5 全景漫游和浏览漫游就是在已经得到的全景图中进行交互和跳转,由于全
