基于虛擬現實的三維動態場景重建

韓海燕+張靜

摘 要： 針對傳統的重建過程在面對動態景觀的重建過程中由于采集的數據具有一定的連續性會產生一定的數據干擾以及數據躍遷的問題，提出一種基于虛擬現實的三維動態場景重建方案。使用虛擬現實技術中的單目視覺法進行數據采集處理，保證在數據采集過程中的數據阻斷性，避免連接數據的相互躍遷，并最大限度地保證清晰度。對光度立體視覺進行了重新設計，能夠保證動態場景的動態呈現，極大地改善視覺阻擾的發生。進行三維重建過程中為了能夠保證動態數據的連續性，通過對高階紋理以及透明度等數據的動態參設，達到最佳的成像狀態。經過重建的三維動態場景必須經過去燥處理，這樣才能保證成像的完整度。為了驗證設計的基于虛擬現實的三維動態場景重建方案的有效性，設計了對比仿真試驗。通過實驗數據表明，基于虛擬現實的三維動態場景重建方案趨光性明顯比較平穩，可以保證動態呈現效果達到最佳狀態，能夠準確連續的對動態場景進行重建。

關鍵詞： 虛擬現實； 三維動態景觀； 動態場景重建； 數據躍遷； 單目視覺法； 數據采集

中圖分類號： TN911?34； TP391 文獻標識碼： A 文章編號： 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

三維建模最常用的方法是使用建模軟件，但由于傳統建模不可避免的數據阻斷性和連接數據的相互躍遷，無法最大限度地保證清晰度，建模效果不是特別好[1]。基于虛擬現實的三維重建技術良好地解決了這個問題。基于虛擬現實的三維重建，采用單目視覺法進行數據采集處理[2]。利用一臺影像機作為圖像接收采集器，進行綜合的圖像處理、數據采集以及視覺捕捉等三維建模數據測量采集。

利用計算機建模程序獲取目標物體的三維數據信息。基于虛擬現實的三維重建技術作為計算機視覺技術的一個重要承接點，以視覺理論框架為基礎，形成了多種理論方法。

由于捕捉數據所使用的影像機的數目的不同，一臺影像機稱為單目視覺法，兩臺攝像機則稱為雙目視覺法，以此類推還有三目視覺法、多目視覺法； 再或是根據建模原理的不同，可以分為基于規則的視覺方法、基于區域的視覺方法、基于特征的方法和基于模型的視覺方法等； 根據采集數據的方式，又可以分為被動視覺法和主動視覺法等。本文使用的是單目視覺法。endprint