虚拟现实构造技术与应用综述

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1、计算机C081李晓光088289李国岳088343杨涛088349赵恒088270网络C082元博088267网络C081杜博宇0882841前言：1.1有关概念的定义：1.1.1虚拟现实构造技术虚拟现实是一种基于计算机图形学的多视角三维实时动态环境。这个虚拟的世界既可以是当前客观世界的映射，也可以是人们脑海中主观世界的映射。进入虚拟世界的用户可以以人类自身的白然技能和思维方式与其进行交互。在虚拟壯界屮，人作为一种实时数据源构成焜拟世界的行为主体，而不仅仅是虚拟世界的观察者。随着技术的不断进步，在计算机图形学、计算机辅助设计技术、计算机动画、地理信息系统等领域内所构造和使用的模型，越来越复杂

2、。在虚拟技术屮首先要解决的是虚拟场景的建模，虚拟场景建模的好坏直接决定了虚拟场景的沉浸感和真实感。虚拟现实构造技术主要分为基于图像的虚拟建模技术和基于图形的建模技术。2主题：2.1基于图像的虚拟建模技术基于图像的虚拟现实建模技术具冇快速、简单、逼真的优点。能较好地实现实物虚化,它尤其适用于那些难以用CAD方法建立真实感模型的白然环境，以及需要真实重现环境原有风貌的应用。基于图像的三维建模技术因其成本低、操作简单、逼真性高等优势，逐渐得到研究者的重视，相关研究成果也被广泛皿用于文物数字保护、智能人机交互、数字特效制作、实时监控等领域，具有极其重要的研究意义与实用价值.基于图像的建模研究由单一图

3、像、图像序列或视频中，通过口动或交互的方式，恢复出物体、场景三维模型的方法•而基于图像的建模首先需要解决的核心问题是基于图像的儿何建模问题。它主要研究的是如何从图像中恢复出物体或场景的三维儿何信息。2.1.1基于图像建模技术的实现方式基于图像建模技术实质J：是利用照相机采集的离散图像或摄像机采集的连续视频作为基础数据，经过图像处理生成真实的全景图像，然后通过合适的空间模型把全景图像组织为虚拟实景空间，用户在这个空间中可以前进、后退、环视、仰视、近看、远看等操作，实现用户全方位观察三维场景的效果，采用这种建模技术町以实现普通计算机上的真实感图形绘制。基于图像的技术屮现在应用较多的关键技术是全景

4、图生成技术。2.1.2基于图像建模技术的主要优点首先，漫游效果及处理吋问独立与场景复杂度、场景内容的复杂度无关；其次，真实感强，相比建模得到的虚拟现实效果，更真实可信，更能使人产生身临其境的感觉；此外，对计算机资源要求不高，数据量小，实用性好。2.1.3基于图像建模技术的不足图像法首先要获得基于真实场景的实最图像，因此不可避免的存在缺陷。首先，当真实场景不存在，或处于设计规划阶段时，就不能使用该方法了；其次，由于场景屮的虚拟物体是图像中的二维对象，用八很难与这些二维対象进行交互；另外，获得真实的实景图像需高性能的照相机与摄影装备，也需要大量的存储空间来存储大量的图像文件。2.1.4基于图像建

5、模技术的软件及应用基于CT、MRI断层图像的人体三维建模：(1)CT、MRI图像采集和预处理(2)二维断层图像分割和触合(3)多层图像的综合(4)建模存储及可视化显示2.2基于图形的建模技术基于图形的建模技术即基于儿何模型的建模技术是一种以计算机图形学为基础的传统构造三维虚拟模型的方法。2.2.1基于图形建模技术的实现方式基于图形建模技术实质上是利用现有的三维建模软件，人工对虚拟实体和虚拟环境的外观进行建模。它是以计算机图形学为基础，首先对真实场景进行抽彖，川多边形构造虚拟景观的三维模型，并建立虚拟坏境屮的光照和材质模型。然后进行纹理映射及控制参数设定,最后通过软件控制根据观察者的位置、光照

6、等信息以提高真实感的复杂实现过程，再在输出设备上实时渲染绘制视景的価面，从而完成整个场景的漫游。2.2.2基于图形建模技术的主要优点精细、逼真；其次，模型具有可操作性，便于用户与虚拟实体的交互和对虚拟对象的深度信息进行岂接提収；另外，实现虚物实化。即使在规划设计阶段。只要有相荚的建筑图纸,按照对应比例与尺寸，一样能够完成场景的构建。2.2.3基于图形的建模技术的不足対场景进行详细建模太过烦琐。工作量大。建模存在着真实性与实时性之间的矛盾。简化模型数据量小，有较好实时性，但真实感差，而粽细模型复杂。数据量大，直接影响实时性；其次，还没有较好的动态建模方法，扩展性差。模型一旦建立就基本固定下来。

7、在输入虚拟场景后就不能对模型本身实时修改；另外，场景复杂度及逼真度受到制约。虚拟场景的真实感是建立在几何物体表面材质的光照模型上，所以对计算机软硬件耍求较高。2.2.4基于图形建模技术的软件及应用1)应用3DSMAX建模：3DSMAX是Autodesk岀站的一•款3D动画软件，现已成为世界上应用最广的三维建模、动画、渲染工具，并只广泛应用于游戏开发、角色动画、电影电视视觉效果和设计行业等领域，完全满足制作高质