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基于图象的图形绘制技术克服了传统的基于几何多边形的图形绘制技术的三维建模复杂、真实感不强、场景复杂时难以实时刷新等问题,使三维场景的建立变得容易,使复杂的虚拟现实系统能在普通硬件平台上推广应用。因此它已成为当前计算机图形学研究中的一个热门课题。 本文在分析、研究和总结当前国内外有关虚拟现实技术基本理论和一些典型应用系统的基础上,对采用基于图象的图形绘制技术来构建虚拟场景的理论、方法和技术进行了深入研究,设计并实现了一个基于图象的虚拟场景漫游系统。众所周知,利用相机拍摄真实场景时,其视野总是有限的,当需要获得一个更大范围的场景图象时,就需要连续拍摄若干幅照片,并进行拼接。因此,找到相邻照片的匹配点,实现图象的自动拼接是基于图象的图形绘制技术中的关键问题。 本文先提出了基于特征象素点线段的匹配算法,该算法根据一定的策略,在相邻照片中找到具有一定特征的象素点线段,把这个特征象素点线段作为匹配模板进行匹配。基于特征象素点线段的匹配算法运算速度快,但有不稳定的缺点,因此本文又提出了基于金字塔分层处理的接触匹配算法,对图象采取金字塔分层处理,进行全方位匹配,找到相对匹配位置,然后逐层进行求精,直到最后一层。与传统匹配方式不同,传统匹配方式中匹配模板一般不变化,而接触匹配算法中的模板在比较过程中不断变化,并且有避免落入局部极小点的优点。基于金字塔分层原理的接触匹配算法还具有算法速度快,抗干扰能力强,无需知道图片的大概重合位置等特点。 在接触匹配算法的基础上,本文还对图象细节匹配进行了探索,分析了进行进一步匹配的原因,并对本文采用的方法进行了推导和实验。 本文还对建立全景图象进行了简单描述,对建立圆柱体面全景图的关键步骤进行了阐述,对系统中的其它几个关键问题如无缝拼接、图象实时回放等问题的有关算法作出了相应改进。 最后本文利用自己设计开发的基于图象的虚拟漫游系统HUVRS,实现了本文中提出的全部算法。实验结果证明:本文所提出的各个算法正确,系统运行速度快,交互性好。