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基于DirectX的全景图实现

2020-11-30阅读(948)

基于DirectX的全景图实现

论文摘要

全景图的生成和全景图的浏览是虚拟现实技术的热点研究方向之一。基于图像的绘制(IBR)是计算机视觉(CV)和计算机图形学(CG)在技术上很有魅力的一次合作,它以预先获取的图像而不是基于几何模型的方式,通过恰当的整合生成新的图像。通常获取高质量全景图需要昂贵的专用设备,而且拍摄时需要精确地校准相机。DirectX是微软公司推出的一套用于多媒体开发的SDK,在这套SDK中包含DirectDraw、Direct3D、DirectSound、DirectInput、DirectPlay等多个组件,DirectX编程是现在图形编程特别是游戏编程的热点。首先,本文对全景图生成技术进行研究,采用普通摄像机获取图像的办法进行全景图拼接,改进了图像配准算法。从普通相机获取图像并拼接是一种成本低而且灵活的方法。由于不同的应用需要不同的全景图,不同的全景图生成就需要不同的图像拼接技术,每一种图像拼接技术本身又会有不同方法,从而产生很多图像拼接方法。总体上,全景图的生成过程是:1获取图像序列;2选取投影模型;3进行图像局部对准;4图像融合。有多种途径用于获取全景图:1利用全景照相机直接采集一张柱面全景图像;2利用配备较大视域的镜头如鱼眼镜头拍摄;3将视频帧重新投影至单独的参考帧;4利用普通相机采集若干能够覆盖整个可视空间的图像序列。其次,本文介绍了一种全景图浏览器的实现方法。目前全景图的浏览器主要有两种实现办法:Java Applet和QTVR。Java Applet:优点是无须下载插件,能和IE无缝结合;缺点是幅面小,图像质量差,动态显示有跳动感不连续。QTVR:优点是图像质比较好,但是需要使用专门的工具把全景图转换成.mov格式的文件。该系统巧妙地利用了DirectX的框架,具有实现快速,并且性能强,效果好的特点。并且在DirectInput组件的支持下,具有良好的人机交互功能。本文详细描述了它的体系结构和实现过程,并对本系统的关键技术进行了分析。

论文目录

  • 摘要
  • Abstract
  • 第一章 绪论
  • 1.1 课题背景
  • 1.2 国内外研究现状
  • 1.2.1 虚拟现实的发展
  • 1.2.2 基于计算机图形学的三维几何模型建模和绘制
  • 1.2.3 基于图像的建模和绘制
  • 1.2.4 ptviewer简介
  • 1.2.5 QTVR简介
  • 1.2.6 DirectX简介
  • 1.3 开发环境
  • 1.4 论文工作和结构
  • 第二章 全景图像的生成
  • 2.1 全景图的生成途径
  • 2.2 全景图像的拍摄方法
  • 2.3 投影模型
  • 2.3.1 平面投影
  • 2.3.2 柱面全景图
  • 2.3.3 多面体全景图
  • 2.3.4 球面全景图
  • 2.4 图像对准技术
  • 2.4.1 基于区域的对准
  • 2.4.2 基于特征的对准
  • 2.4.3 基于相位的对准
  • 2.5 图像融合技术
  • 2.5.1 平均叠加法
  • 2.5.2 线性法
  • 2.5.3 加权函数法
  • 2.5.4 多段融合法（多分辨率样条）
  • 2.6 本章小结
  • 第三章 柱面全景图生成
  • 3.1 像素坐标
  • 3.2 像素焦距的估计
  • 3.3 柱面正投影算法
  • 3.4 柱面图像反投影算法
  • 3.5 柱面图像正投影于反投影实验结果与分析
  • 3.5.1 正投影
  • 3.5.2 反投影
  • 3.6 图像配准
  • 3.6.1 SIFT特征点的提取
  • 3.6.2 特征点匹配和非匹配点的剔除
  • 3.7 图像坐标变换
  • 3.7.1 刚体变换
  • 3.7.2 仿射变换
  • 3.7.3 投影变换
  • 3.7.4 非线性变换
  • 3.7.5 图像变换
  • 3.8 图像融合
  • 第四章 全景图浏览器的实现
  • 4.1 全景图浏览器的关键技术
  • 4.1.1 windows程序设计
  • 4.1.1.1 窗口
  • 4.1.1.2 事件驱动
  • 4.1.1.3 消息
  • 4.1.1.4 句柄
  • 4.1.2 Direct3D程序设计
  • 4.1.3 使用COM组件
  • 4.1.4 三角形,平面法线,顶点法线
  • 4.1.5 Direct3D支持的图元格式
  • 4.1.6 坐标变换
  • 4.1.6.1 世界变换
  • 4.1.6.2 视角变换
  • 4.1.6.3 投影变换
  • 4.1.7 自由顶点格式
  • 4.1.8 顶点缓冲
  • 4.1.9 纹理贴图
  • 4.2 D3D框架的组成和机制
  • 4.2.1 CD3DApplication的重要成员参数:
  • 4.2.2 CD3DApplication成员函数的调用过程
  • 4.3 实现过程
  • 4.3.1 本系统的实现过程和主要代码
  • 4.3.2 产品效果
  • 4.4 本章总结
  • 第五章 总结和进一步工作
  • 5.1 全文总结
  • 5.2 进一步工作
  • 致谢
  • 参考文献
  • 攻硕期间取得的研究成果

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