● 摘要
基于图像的绘制技术（Image-Based Rendering：IBR）是近些年兴起的一种新的虚拟现实实现策略，它结合了计算机图形学、计算机视觉、图像处理等许多学科的理论和成果，用真实的图像来代替传统的几何建模，同时用图像空间的变换操作来代替传统的绘制过程。其目的在于尽可能地使计算机绘制的图像真实自然、绘制的速度不依赖于场景的复杂度。本文的研究内容主要包括虚拟空间的构造技术、虚拟空间的浏览技术、虚拟空间系统的设计方法及软件可靠性、虚拟空间原型系统的实现等。论文在一个系统中实现了对柱面模型、立方体模型及球面模型的重投影技术，解决了柱面模型在垂直方向上观察角度受限的问题，在现有的微机平台上完全达到了实时绘制的性能。在全景图的重投影过程中，采用了独到的加速算法，系统具有实时交互能力。采用小波变换技术实现了对图像的融合、拼接及拼接缝的处理，使浏览的场景画面自然、效果好。提供了柱面全景图的制作工具，场景制作可以是自动完成，也可通过手动微调。采用变焦处理与插值技术相结合的方法，实现了不同视点间图像的平滑过渡。论文的主要贡献包括以下几方面：（1）为了建立虚拟空间，提出并设计实现了一整套虚拟空间构造工具，包括图像的透视纠正、图像质量的调整、图像融合、图像拼接、柱面全景图的生成、图像分块压缩存储，及虚拟场景的可视化编辑工具。此方向论文一篇发表于《计算机工程与应用》。（2）提出并实现了立方体全景图重投影加速算法，从两个方面对重投影速度进行了改进：一是设备坐标系与观察坐标系之间的变换算法；二是判断视线与立方体的相交面算法。由于每条扫描线经坐标变换后投射到立方体上可分为几段，其中每一线段同属于一个立方体面，这样每段扫描线中的点与立方体相交于相同的面，可避免对每条视线的判断，扫描线段的划分的算法采用折半查找法。此方向论文一篇发表于《中国图象图形学报》。提出并实现了球面全景图重投影加速算法。对于球面全景图，在实时浏览器中，由于任意方向上的视平面的大小、形状都固定，故与视平面对应的局部全景图的大小、形状也是固定的，而且，视平面上的点与局部全景图上的点的对应关系也都是不变的。对于一个给定大小的视平面，可以确定出视平面上各点及与之对应的局部全景图上各点之间的对应关系，即一个对应关系集合；对于任意方向上的视平面，只需为该集合给定一个初始值，即可得到任意方向上从全景图到视平面的透视变换，完成对场景的实时浏览。此方向论文一篇发表于《计算机应用与软件》。（3）提出了虚拟空间系统的软件体系结构，实现了虚拟空间系统的软件可靠性评估方法，此方向论文二篇发表于《计算机工程》、《计算机工程与设计》。