基于unity系统的虚拟现实场景设计开题报告

 2020-02-18 07:02

1. 研究目的与意义(文献综述)

随着 www 的普及和人们对 web 日异增长的需求,www 需要不断地注入新的活力。于是,vrml(virtual reality modeling language,虚拟现实建模语言)就应运而生了。虚拟现实的英文全称为virtual reality (vr),即利用计算机发展中的高科技手段构造出一个虚拟的境界,使参与者获得与现实一样的感觉。新一代的 web 语言vrml (virtual reality modeling language),是一个三维造型和渲染的图形描述语言。用 vrml 我们可以创造一个能进入、能参与的虚拟世界,vrml 的出现填补了 html 只能显示二维信息的缺憾,以成为未来 internet 上三维虚拟世界的主要标准。

虚拟现实技术是人类在探索自然过程中创造形成地一种用于认识自然、模拟自然,进而更好地适应和利用自然的科学方法和技术,也被称为“沉浸式多媒体”和“计算机模拟现实”,是一种综合了计算机图形学、人机接口技术、传感器技术以及人工智能技术等多领域成果的新技术。近年来,随着计算机与网络技术的迅猛发展,虚拟现实技术被广泛地应用到各个领域,其中全景展示就是一个很重要的领域。基于虚拟现实技术,可以利用全景图像和三维建模两种方式实现全景漫游展示。通过对比研究,三维建模技术发展时间更久、理论更完善、应用更广泛,但缺乏真实感和沉浸感。而通过全景图像不仅制作简单、数据量小、成本低,同时全景图像全部采用真实的场景图像,因此更具真实感、浸入感。

虚拟现实技术在当下拥有非常高的热度,unity3d 作为当今热门的游戏引擎,可以模拟真实场景漫游和实现友好的交互。场景设计贯穿整个虚拟现实的各个环节,只有场景设计得真实完美,该虚拟现实平台才能成功。

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2. 研究的基本内容与方案

本文综合参考基于双目视觉的地形三维重建以及基于光度立体法的三维表面重建,利用基于虚拟现实的范成法以及结合区域分割和双边滤波的图像去噪新算法设计出一套基于虚拟现实技术的具备高场景重建精度、较强的实时性以及可靠性的3d动画场景平面设计方法。

本方法先在空间中建立代表动画场景深度信息的网格节点,将摄像机坐标系与世界坐标系的坐标进行变换,得到关于动画场景图像候选网格节点的深度坐标值;利用动画场景的深度图像进行预处理以平滑噪声,获取动画场景图像的三维点云;根据动画场景图像特征点与三维点云之间的关系得到动画场景图像的三维特征点,利用icp法完成动画场景图像点云的精确配准,由此建立3d动画场景模型。

整体设计以三维全景漫游技术为基础。采用摄像机多角度拍摄的5组动画场景图像序列。首先利用动画场景图像中的亚像素坐标计算获得动画场景图像径向、切向畸变下摄像机坐标系下的归一化三维坐标,利用多次迭代的形式对动态动画场景图像径向、切向畸变进行补偿,将摄像机坐标系与世界坐标系的坐标进行变换得到关于动画场景图像候选网格节点在该深度方向的深度坐标值。这之后,进行3d动画场景重建时,为消除摄像机在获取动画场景的深度图像时由于设备本身原因或测量环境等的影响产生的噪声,需对原始的深度动画场景图像进行去噪,并结合高斯函数进行双边滤波以获得动画场景图像的空间域权值和动画场景图像灰度域权值。在此基础上结合点云配准法计算出动画场景图的最小旋转矩阵以及最小平移向量的目标函数,使得利用改进方法进行3d动画场景平面设计能有效提高重建的精度。最后利用unity系统对处理后的场景图像数据点进行描述再现,完成基于虚拟现实的场景设计。

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3. 研究计划与安排

第1-3周:开题报告。

第4-5周:理论学习,英文文献翻译。

第6-9周:程序编程,仿真调试。

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4. 参考文献(12篇以上)

[1]赵沁平.虚拟现实综述[j].信息科学,2009

[2]於迪.南京仙林大学城全景虚拟漫游系统的设计与实现[d].南京:南京师范大学,2013

[3]武刚.虚拟校园三维全景漫游系统探究与实现[j].现代教育技术,2013

[4]李瑞森.unity 3d 游戏场景设计实例教程[m].北京:人民邮电出版社,2014

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