三维可视化之虚拟环境技术(二)

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上一节中,我们简单介绍了下虚拟环境技术,这里我们要讲的是虚拟环境的关键技术。

(1)立体显示

人眼观察物体时,因为两眼在视轴间具有一定距离,观察点是不一样的,于是在视网膜上得到两幅有差异的图象,称其为立体图像对。大脑通过眼球的运动和调整, 综合立体图像对的信息, 凭借长期生活过程中对客观事物观察所积累的经验, 形成对景物的深度感, 从而形成立体视觉。为了在计算机屏幕上显示出立体感图象, 可模拟人眼特性,在计算机上生成两幅图像并投影到屏幕上。一幅是只让左眼看到的左场景,一幅是只让右眼看到右场景,左、右场景构成了景物的立体图像对。

立体显示方式主要有两种:主动式立体模式被动式立体模式。在主动式立体模式下,一台显示设备显示左右眼图像,利用同步设备确保用户左眼看到左眼图像,右眼看到右眼图像,用户通过戴上普通的偏振眼镜可以观察立体模式。被动式立体需要两台投影仪分别对左右两眼的影像进行投影,通常用来做大屏幕立体显示。

(2同步技术

通过server/client的模式,有多台连网的高性能PC驱动,每一台PC负责一个投影面的投影,这取决于立体影像生成模式,各个PC将并行生成虚拟环境中的不同投影面,所以在PC之间需要有多层次的同步机制来进行协调,仪确保有各个投影面所构成的虚拟环境最终的正确性。

(3)屏幕几何拼接

对于由多台投影仪组成的立体显示系统,必须要校正各投影仪的位置和角度,处理好边缘融合的问题,这一工作在硬件安装过程中完成,可采用基于相机的几何校正策略:以服务器的相机投影矩阵为基准,中间的客户端和服务器投影矩阵相同,左右客户端相机投影矩阵进行一定的偏移。设置偏移时,要根据同一只眼的相机投影矩阵为准进行调整。

(4)基于图像的建模与绘制(IBMR

  • 基于图像的建模就是利用场景的图像来建立其几何视觉模型,包括确定场景的外观、几何结构、光照明特性和反射特性以及动力学特性等;
  • 基于图像的绘制技术的实现方法源在于图形学中广发使用的纹理映射,在此基础上实现了环境映照方法,采用纹理图像来表示景物表面的镜面反射和规则透射效果。

下图是基于几何建模与图像绘制混合的虚拟城市环境:

建筑物、道路、桥梁等是采用遥感手段按一定尺度进行精确的三维几何建模,而花草、树木、水流则是基于图像绘制方法进行逼真表现,无几何细节。

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作者:,GIS爱好者。
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