【摘要】：近年來,隨著智能手機的大規(guī)模普及、VR盒子的流行和各種高質(zhì)量VR頭盔的上市,VR產(chǎn)業(yè)迎來了一個高速發(fā)展期,同時也帶動MR和AR的快速發(fā)展。VR、MR和AR提供了一種新的平臺,許多傳統(tǒng)的應(yīng)用可以在新平臺下獲得新的生命,而許多以前難以實現(xiàn)的應(yīng)用可以在新平臺下順利實現(xiàn)。本論文主要探索了MR技術(shù)在書畫臨摹方面的應(yīng)用。論文的主要工作和創(chuàng)新總結(jié)如下。本文提出了基于MR的書畫臨摹系統(tǒng),并分別在光學(xué)透射式MR頭盔和視頻透視式MR頭盔予以實現(xiàn)。與傳統(tǒng)書畫臨摹方式相比,基于MR的書畫臨摹系統(tǒng)直接將虛擬書帖/畫帖顯示在桌上,不需要將薄紙覆蓋在字帖上,不存在遮擋問題,因此不僅可以臨摹傳統(tǒng)濃墨書帖,還可以臨摹傳統(tǒng)臨摹方法很難實現(xiàn)的濃淡色彩細膩變化的畫帖。MR不僅可以靜態(tài)展示全幅,還可以一筆一劃地動態(tài)展示書寫作畫過程,相當(dāng)于手把手地教。另外基于MR的書畫臨摹系統(tǒng)既可以工作在摹寫方式,即長時間不間斷地顯示書帖/畫帖,也可以工作在臨帖方式,即間歇式顯示書帖/畫帖,將傳統(tǒng)的臨帖和摹寫兩種不同的練習(xí)方式集中在一個系統(tǒng)中。同時基于MR的書畫臨摹系統(tǒng)是一種純數(shù)字系統(tǒng),經(jīng)濟環(huán)保。本文提出并設(shè)計實現(xiàn)了一款光學(xué)透射式MR頭盔,深入研究了光學(xué)透射式MR頭盔中的三維注冊問題,推導(dǎo)出了簡潔透射變換公式。通過手機監(jiān)測頭盔運動,實現(xiàn)了從圖像特征點提取,到手機空間位置與姿態(tài)解碼和書帖/畫帖空間逆變換整個三維注冊過程,使得顯示在書桌上的書帖/畫帖與書桌融為一體,不隨頭盔的移動而移動。本文將ZED深度相機與HTC Vive VR頭盔相結(jié)合,在UNITY 3D平臺上編程,實現(xiàn)了一款視頻透射式MR頭盔,利用ZED相機的空間位置與姿態(tài)自動跟蹤能力,編程解決了三維注冊問題,使得顯示在書桌上的書帖/畫帖與書桌融為一體,不隨頭盔的移動而移動。實驗表明,本論文開發(fā)的提出了基于MR的書畫臨摹系統(tǒng)工作穩(wěn)定。該系統(tǒng)所涵蓋的技術(shù)不僅可以用于書畫臨摹,還可廣泛用于相關(guān)行業(yè)的技能培訓(xùn)、虛擬訓(xùn)練等。
【圖文】：

在硬件配置方面，Ｍａｇｉｃ邋Ｌｅａｐ邋Ｏｎｅ使用的是多核處理器ＮＶＩＤＩＡ邋Ｔｅｇｒａ邋Ｘ２，逡逑包括有四核ＡＲＭ邋Ａ５７邋ＣＰＵ，基于ＮＶＩＤＩＡ邋Ｐａｓｃａｌ的ＧＰＵ和雙核Ｄｅｎｖｅｒ邋２逡逑ＣＰＵ，具有邋２５６邋個邋ＣＵＤＡ邋核心；內(nèi)置邋８ＧＢ邋ＲＡＭ邋＋邋１２８ＧＢ邋ＲＯＭ。同時邋Ｍａｇｉｃ逡逑Ｌｅａｐ邋Ｏｎｅ配備有多個傳感器，使得它對外部環(huán)境具有較好的感知能力，表現(xiàn)出較逡逑強的與外部環(huán)境的交互能力，例如我們將恐龍從游戲界面丟到地面上時，恐龍可逡逑能會摔倒，然后它會嘗試自己爬起來。如果在這只恐龍旁邊放了另一只恐龍，兩逡逑只恐龍就會像是為了爭奪領(lǐng)地一樣打起來；如果在恐龍旁邊放了一個小小的戰(zhàn)士，逡逑恐龍還會暴怒的沖上去，然后把他踩扁，當(dāng)然戰(zhàn)士也會逃跑，形成一幅電影里常逡逑見的恐龍追逐人類的場景。不論恐龍還是戰(zhàn)士，他們在追逐的過程中，都會避開逡逑桌腳，就像避開石頭一樣，不會撞上去，就像把真實的電影情節(jié)放在我們面前一逡逑樣。逡逑相對于發(fā)達國家來說，國內(nèi)的混合現(xiàn)實技術(shù)的研宄起步比較晚【１１］。目前一些逡逑５逡逑

第二類通過視頻合成方式將虛擬場景和現(xiàn)實場景融為一體，稱為視頻逡逑透射式（ｖｉｄｅｏ邋ｓｅｅ－ｔｈｒｏｕｇｈ）邋ＭＲ邋頭盜［４２］。逡逑光學(xué)透視式ＭＲ頭盔的基本原理如圖２．１所示。它通過一個半透半反鏡實現(xiàn)逡逑虛擬場景和現(xiàn)實場景的融合。虛擬景物的左右視差圖像顯示在雙目立體顯示屏上，逡逑通過半透半反鏡反射進入人眼，產(chǎn)生立體虛像（綠色三角形）；同時，人眼可以通逡逑過半透半反鏡看到現(xiàn)實場景（紅蘋果）。這樣人眼最終看到的是虛擬和現(xiàn)實融合為逡逑一體的場景（綠色三角形和紅蘋果相互疊加）。逡逑＾［ｎ逡逑邐１虛擬景物逡逑疊加影像＼＼逡逑真實景物逡逑圖２．１光學(xué)透視頭盔顯示器原理圖逡逑視頻透視式ＭＲ頭盔的基本原理如圖２．２所示。它通過立體攝像機實時拍攝逡逑現(xiàn)場環(huán)境（紅蘋果），并將它與虛擬景物的左右視差圖像（綠色三角形）通過圖像逡逑疊加技術(shù)融合為一體，再將融合后的圖像顯示在雙目立體顯示屏上。這樣人眼最逡逑終看到的是虛擬和現(xiàn)實融合為一體的場景（綠色三角形和紅蘋果相互疊加）。逡逑１０逡逑
【學(xué)位授予單位】：華中師范大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：J212;TP391.41

【參考文獻】

相關(guān)期刊論文 前6條

1 王文潤;王陽萍;;移動增強現(xiàn)實三維注冊中特征提取算法改進[J];計算機仿真;2015年12期

2 黃燕;;虛擬仿真技術(shù)在圖書館的應(yīng)用模式研究[J];大學(xué)圖書情報學(xué)刊;2015年03期

3 周雅;馬晉濤;劉憲鵬;王紅;常軍;;可尋址光線屏蔽機制光學(xué)透視式增強現(xiàn)實顯示系統(tǒng)研究[J];儀器儀表學(xué)報;2007年06期

4 王涌天;鄭偉;劉越;常軍;黃天智;王立峰;苗春;;基于增強現(xiàn)實技術(shù)的圓明園現(xiàn)場數(shù)字重建[J];科技導(dǎo)報;2006年03期

5 施琦,王涌天,陳靖;一種基于視覺的增強現(xiàn)實三維注冊算法[J];中國圖象圖形學(xué)報;2002年07期

6 李云浩,張茂軍,楊冰,吳玲達;增強現(xiàn)實系統(tǒng)中的攝像機校準算法研究[J];小型微型計算機系統(tǒng);2001年03期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前2條

1 劉浩敏;面向復(fù)雜環(huán)境的魯棒高效的三維注冊與結(jié)構(gòu)恢復(fù)[D];浙江大學(xué);2017年

2 田元;增強現(xiàn)實中的虛實遮擋處理方法研究[D];華中科技大學(xué);2010年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 王遠配;基于雙目視覺的低速無人駕駛SLAM[D];中南林業(yè)科技大學(xué);2018年

2 楊林志;基于視覺的移動機器人SLAM算法研究[D];西南交通大學(xué);2018年

3 黃玉銀;基于Leap Motion的VR鋼琴與手勢識別研究[D];華中師范大學(xué);2018年

4 劉運強;基于增強現(xiàn)實的三維注冊技術(shù)的研究與實現(xiàn)[D];華東師范大學(xué);2017年

5 孫健;增強現(xiàn)實中的光照一致性研究[D];哈爾濱理工大學(xué);2017年

6 張海平;基于空間數(shù)據(jù)的戶外增強現(xiàn)實三維注冊算法研究[D];山東師范大學(xué);2016年

7 楊淼;光學(xué)遙感影像局部特征提取技術(shù)及其應(yīng)用研究[D];電子科技大學(xué);2015年

8 繆源;圖像匹配算法的研究[D];合肥工業(yè)大學(xué);2013年

9 岳浩;視頻檢測中的相機標(biāo)定方法研究[D];華中科技大學(xué);2012年

10 何茜;基于雙目立體視覺的高速鐵路異物侵限檢測系統(tǒng)研究[D];北京交通大學(xué);2011年

，

本文編號：2617252