基于虚拟现实的三维动态场景重建

韩海燕+张静

摘 要： 针对传统的重建过程在面对动态景观的重建过程中由于采集的数据具有一定的连续性会产生一定的数据干扰以及数据跃迁的问题，提出一种基于虚拟现实的三维动态场景重建方案。使用虚拟现实技术中的单目视觉法进行数据采集处理，保证在数据采集过程中的数据阻断性，避免連接数据的相互跃迁，并最大限度地保证清晰度。对光度立体视觉进行了重新设计，能够保证动态场景的动态呈现，极大地改善视觉阻扰的发生。进行三维重建过程中为了能够保证动态数据的连续性，通过对高阶纹理以及透明度等数据的动态参设，达到最佳的成像状态。经过重建的三维动态场景必须经过去燥处理，这样才能保证成像的完整度。为了验证设计的基于虚拟现实的三维动态场景重建方案的有效性，设计了对比仿真试验。通过实验数据表明，基于虚拟现实的三维动态场景重建方案趋光性明显比较平稳，可以保证动态呈现效果达到最佳状态，能够准确连续的对动态场景进行重建。

关键词： 虚拟现实； 三维动态景观； 动态场景重建； 数据跃迁； 单目视觉法； 数据采集

中图分类号： TN911?34； TP391 文献标识码： A 文章编号： 1004?373X（2018）02?0170?04

Abstract： In the traditional reconstruction process in the face of dynamic landscape reconstruction process， as the acquired data has certain continuity， which may produce a certain data interference and data transition， a scheme of 3D dynamic scene reconstruction based on virtual reality is proposed in this paper. The monocular vision method in the virtual reality technology is used for data acquisition and processing to guarantee the data blocking property in the process of data acquisition， avoid the mutual transition of the connection data， and ensure clarity to the maximum extent. The redesign of the photometric stereo vision can ensure dynamic scene rendering， and restrain the occurrence of visual obstruction greatly. In order to guarantee the continuity of dynamic data in the process of 3D reconstruction， the dynamic parameters of high?order texture and transparency are set to achieve the best condition. The drying treatment must be conducted for the reconstructed 3D dynamic scene， so as to ensure the imaging integrity. The comparison and simulation experiments are designed to verify the effectiveness of the designed scheme of 3D dynamic scene reconstruction based on virtual reality. The experimental data shows that the scheme of the 3D dynamic scene reconstruction based on virtual reality has stable phototaxis obviously， can guarantee the dynamic presentation effect in the best status， and can reconstruct the dynamic scene accurately and continuously.

Keywords： virtual reality； 3D dynamic landscape； dynamic scene reconstruction； data transition； monocular vision； data acquisition

三维建模最常用的方法是使用建模软件，但由于传统建模不可避免的数据阻断性和连接数据的相互跃迁，无法最大限度地保证清晰度，建模效果不是特别好[1]。基于虚拟现实的三维重建技术良好地解决了这个问题。基于虚拟现实的三维重建，采用单目视觉法进行数据采集处理[2]。利用一台影像机作为图像接收采集器，进行综合的图像处理、数据采集以及视觉捕捉等三维建模数据测量采集。

利用计算机建模程序获取目标物体的三维数据信息。基于虚拟现实的三维重建技术作为计算机视觉技术的一个重要承接点，以视觉理论框架为基础，形成了多种理论方法。

由于捕捉数据所使用的影像机的数目的不同，一台影像机称为单目视觉法，两台摄像机则称为双目视觉法，以此类推还有三目视觉法、多目视觉法； 再或是根据建模原理的不同，可以分为基于规则的视觉方法、基于区域的视觉方法、基于特征的方法和基于模型的视觉方法等； 根据采集数据的方式，又可以分为被动视觉法和主动视觉法等。本文使用的是单目视觉法。endprint