基于計算機視覺的虛實場景合成方法研究與應(yīng)用

C=T W (5)

由于規(guī)定平面標識與世界坐標系下的Z：0平面重合 ，則由式 (5)可得 ，平面標識上的某點在世界坐標系下的坐標 Wi=(X ，Y wi，0，1) 與其在攝像機坐標系下坐標 C；：(X Y z i，1) 之間的關(guān)系可以表示為式(6)。

有 8個待定系數(shù)，由標識的 四個角點可得 如下 方程組 ，則完全可以求取以上 8個未知數(shù)。

通過上述計算可以確定變換矩陣中的 R ，R ，T，三個分量，由變換矩陣旋轉(zhuǎn)分量的正交性可以求得R ：R ×R ，最后需要對所求得的結(jié)果作歸一化操作以消除比例因子 t 對計算結(jié)果的影響，方法是將(1 R l+l R 1)／2去除以上各分量。

事實上由于不可能完全避免成像畸變以及圖像處理過程中的誤差，上述方法求得的變換矩陣 T 是不夠精確的。解決方法是利用上述方法求取第一幀圖像對應(yīng)的 T ，在后續(xù)計算過程中采用非線性最小二乘法求取后續(xù)幀的對應(yīng)的變換矩陣。誤差逼近計算公式見式 (1 1)。

式中(文 i)(i=0，1，2，3)為根據(jù)上一幀T 求得的標識四個角點在像平面坐標系下的位置，(X i，Y ；)(i=0，1，2，3)為實時檢測到的標識角點在圖像中的位置。本 文利用勒溫伯格一馬闊特方法求解式(11)。

3 應(yīng)用實例——基于混合現(xiàn)實的小區(qū)規(guī)劃系統(tǒng)

傳統(tǒng)的住宅小區(qū)規(guī)劃方法之一是制作規(guī)劃方案模型，但是制作實體模型不僅費時費力，而且修改起來也極為不便。近年來，基于虛擬現(xiàn)實技術(shù)的小區(qū)規(guī)劃方法已經(jīng)逐漸為設(shè)計者所接受，它一定程度上解決了實體模型規(guī)劃方法的缺點，但是由于缺乏高效、自然的人機交互方式，使得規(guī)劃效果大打折扣。混合現(xiàn)實技術(shù)的出現(xiàn)為小區(qū)規(guī)劃提供了新的契機，它既繼承了虛擬現(xiàn)實技術(shù)卓越的三維表現(xiàn)能力，又具有虛實結(jié)合的特點，能夠在真實的規(guī)劃場景中整合設(shè)計要素，給設(shè)計者和方案評估者以直觀的感受。

筆者利用本文方法開發(fā)了一套基于混合現(xiàn)實技術(shù)的虛擬小區(qū)規(guī)劃系統(tǒng)。系統(tǒng)中不同的標識對應(yīng)不同的虛擬建筑模型，用戶可以在視線范圍內(nèi)隨意移動模型．從而實現(xiàn)不 同的規(guī)劃 方案 。運行效果 如圖4該系統(tǒng)滿足了小區(qū)規(guī)劃對虛實交互、人機交互的要求，充分體現(xiàn)出混合現(xiàn)實技術(shù)在小區(qū)規(guī)劃應(yīng)用中的優(yōu)勢。

4 結(jié)束語

本文設(shè)計 了一種基于計算機視覺的虛實場景合成方法，具有實時性好、可用性高等特點，當前系統(tǒng)中存在的主要問題是虛擬場景與真實場景之間還沒有遮擋和碰撞關(guān)系 ，從 而影響 了系統(tǒng) 的真實感 ，下一步的工作是對虛實之問的遮擋和碰撞檢測問題展開研究。

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