题目：基于双目图像和距离信息的虚实遮挡处理研究与实现

在利用视频图像描绘真实环境的增强现实系统中，虚实结合技术在获得真实环境信息的基础上，需要计算虚拟物体在视频图像中的相应空间位置，确定虚拟物体与真实物体之间的遮挡关系，建立虚拟物体与真实环境融为一体的逼真场景。所以，虚实遮挡处理是增强现实系统中虚实结合技术的重要组成部分。虽然面向虚实遮挡处理的双目视觉方法可以计算真实场景的深度信息，但是难以处理真实物体之间存在半遮挡现象的真实场景，因此本论文针对增强现实场景的真实物体半遮挡现象，分析了视频图像和激光测距信息的特点，利用激光测距补充基于视频图像的真实场景深度信息，开展了基于双目图像和距离信息的虚实遮挡处理研究。为了判断真实物体之间的半遮挡现象，本论文首先研究并提出了一种基于双目图像物体边缘的半遮挡现象检测方法，该方法首先通过检测双目图像获得真实物体的边缘信息，然后提取每一个边缘点对应的若干边缘像素（包括位于边缘两侧的像素），并且将两幅图像的边缘像素进行灰度匹配，通过不匹配的边缘像素判断是否存在真实物体之间的半遮挡现象，从而决定是否需要激光测距提供真实场景的补充信息。针对真实物体之间的半遮挡现象，为了利用激光测距补充基于视频图像的真实场景深度信息，本论文研究并给出了视频图像的光强阶跃与激光测距的距离阶跃之间的映射关系。具体而言，首先利用视频图像和激光测距分别确定光强阶跃集合与距离阶跃集合，然后根据阶跃之间的距离，将光强阶跃集合与距离阶跃集合进行匹配，同时基于能量函数计算每次匹配的能量值，最后由最小能量值确认两个集合之间的最佳匹配，并且以该最佳匹配表示光强阶跃与距离阶跃之间的映射关系。根据光强阶跃与距离阶跃之间的映射关系，确定视频图像和距离信息之间的空间坐标映射关系，在基于双目视觉的虚实遮挡处理基础上，利用激光测距补充基于视频图像的真实场景深度信息，在半遮挡区域完成虚拟物体与真实物体之间的虚实遮挡处理。最后，本论文设计实现了基于双目图像和距离信息的虚实遮挡处理工具，其中主要包括半遮挡现象检测与判断模块、光强阶跃与距离阶跃映射模块、虚拟物体与真实物体融合模块。实验分析和测试结果表明，针对增强现实场景的真实物体半遮挡现象，本论文的相关研究开发工作具有一定的可用性。