Исследование и разработка системы трекинга и методов реконструкции сложных трёхмерных объектов для приложений виртуального окружения

• Автор: Фурса, Максим Владимирович
• Шифр специальности: 05.13.11
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 115 с. : ил.

Оглавление
Введение

1 Анализ технологий виртуальной реальности

1.1 Основные элементы систем виртуального окружения.

1.2 Как можно получить эффект пространственного погружения

1.3 Крупномасштабные системы виртуального окружения

1.4 Аппаратные конфигурации.

1.4.1 .
1.4.2 i.
1.4.3 iv .
1.4.4
1.4.5 V.
1.5 Программная среда Аванго
1.5.1 Основные принципы
1.5.2 Распределнные приложения
2 Системы трекинга
2.1 Что такое система трекинга описание, требования.
2.2 Анализ существующих систем трекинга.
2.3 Система оптического трекинга реального времени
2.3.1 Аппаратное обеспечение и схема установки.
2.3.2 Программное обеспечение
2.3.3 Модели камер, реконструкция и компенсация искажений
3 Использование системы трекинга
3.1 Калибровка системы.
3.1.1 Метод прямого линейного преобразования
3.1.2 Метод Р. Цая.
3.1.3 Вычисление калибровочной матрицы
3.2 Оценка рабочих параметров системы .
3.3 Интегрирование системы в программную среду Аванго
4 Создание точных ЗБмоделсй
4.1 Введение
4.2 Краткий обзор существующих технологий сканировапия .
4.3 Реконструкция активный сенсор
4.4 Описание процесса сканирования
4.5 Обработка результатов сканирования для визуализации и анимации
4.6 Альтернативный метод реконструкции точек
4.7 Результаты
Заключение
Благодарности
Литература


Данная система трекинга может быть использована многими лабораториями виртуального окружения в разных установках и конфигурациях. Применение доступного оборудования для создания системы позволяет использовать её даже в недорогих установках, что существенно расширяет круг потенциальных пользователей системы. Кроме того, полученные результаты могут быть полезны разработчикам установок виртуального окружения для создания собственных систем трекинга и для их технического анализа с целью сравнения. Автор защищает. Метод реконструкции трехмерных координат с помощью нескольких камер на основе модели проективного преобразования декартовых координат. Алгоритмы, созданные на основе вышеуказанного метода реконструкции, позволяющие одновременно реконструировать и передавать трёхмерные координаты нескольких источников света, реализованные в программном комплексе "Трекинг. Методика исследования параметров оптических систем трекинга; методика анализа и критерий надёжности системы. Метод улучшения оптической технологии реконструкции ‘'структурированного света” на основе модели стерео реконструкции и компенсации оптических искажений. Апробация работы. Материал диссертации опубликован в работах [1 ], а также докладывался и обсуждался на научных семинарах в Институте физико-технической информатики (Протвино), в Научно-исследовательском вычислительном центре МГУ (Москва), в Институте медиакоммуникаций (Саикт Августин, Германия) и следующих международных конференциях: "Системы виртуального окружения на кластерах персональных компьютеров” VEonPC’ (сентябрь . Протвино - Саикт Петербург, Россия) и VEonPC’ (сентябрь , Москва - Ханты-Мансийск, Россия), ,? Про-странство виртуальной реальности и её приложения в промышленности” УЯСАГ, (июнь , Сингапур). Разработанная система трекинга была продемонстрирована на европейской конференции но компьютерному видению ECCV’, (май , Прага, Чехия). Некоторые результаты упоминались в учебном курсе «Введение в обработку изображений и компьютерное видение» (“Introduction to the Image Processing and Computer Vision”), читавшемся в международном центре информационных технологий BIT (Bonn-Aachen Information Center), а также использовались в европейском проекте HUMODAN. Личный вклад автора. Автором исследована и разработана система трекинга реального времени, функционирующая на основе созданных автором алгоритмов реконструкции трёхмерных координат многих источников света по их изображениям, сделанным несколькими камерами и алгоритмов быстрого анализа изображений для поиска «световых пятен»; разработаны устройства интерактивного взаимодействия со средой виртуальной реальности; разработана методика анализа работы оптической системы трекинга, включающая анализ надёжности системы; улучшено качество работы оптической технологии «структурированного света» при восстановлении геометрии сложных объектов. На базе разработанных алгоритмов и методик созданы соответствующие программные модули. Рис. Структура диссертации. Диссертационная работа изложена на 5 страницах, состоит из введения, четырёх глав и заключения, содержит рисунков, б таблиц и список цитируемой литературы, содержащий 6 наименований. В первой главе дано описание стереоэффекта, на котором основана работа систем виртуального окружения. Представлены существующие технологии получения стереоэффекта и крупномасштабные системы виртуального окружения, в том числе система, в создании которой автор принимал участие. Описана программная среда, необходимая для создания приложений виртуальных окружений. Показана актуальность разработки новой системы трекинга. В первой части представлены задачи систем виртуального окружения и дано описание их основных элементов. Предназначение виртуальных окружений заключается в том, чтобы обеспечить пользователей или группу пользователей — учёных, инженеров, дизайнеров — виртуальным рабочим пространством, в котором они могут наблюдать, исследовать и создавать в реальном времени необходимые им виртуальные данные. Большинство виртуальных окружений имеют сходную аппаратурную конфигурацию.