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1、第18卷第8期计算机辅助设计与图形学学报Vol118,No182006年8月JOURNALOFCOMPUTER2AIDEDDESIGN&COMPUTERGRAPHICSAug1,2006增强现实场景光源的实时检测方法和真实感渲染框架1,2)2)2)姚远朱淼良卢广1)(上海大学快速制造工程中心上海200444)2)(浙江大学计算机科学与技术学院杭州310027)(yaoyuan@zju1edu1cn)摘要首先通过检测视频定位标记表面辐照度的变化和真实光源之间的关系建立模型;然后在交互过程中迭代计算真实场景中光源的强度和方向,
2、并将它集成到一个高效的基于场景管理的增强现实应用开发框架中1实验结果表明,使用该算法自动生成的虚拟光源可以近似地逼近真实场景的光照,在具有一个或多个真实光源的增强现实环境中使虚拟物体和真实物体能产生近似一致的光照效果1关键词增强现实;光源检测;辐射度中图法分类号TP391172AFrameworkforLightingDetectionandSceneRenderinginAREnvironment1,2)2)2)YaoYuanZhuMiaoliangLuGuang1)(RapidManufactureEngineerin
3、gCenter,ShanghaiUniversity,Shanghai200444)2)(CollegeofComputerScienceandTechnology,ZhejiangUniversity,Hangzhou310027)AbstractThispaperproposedadynamiclightdetectionmethodformarkerbasedaugmentedreality(AR)system1Itbuildsadetectionmodelbasedontherelationshipbetweent
4、heirradianceoftheARToolkitmarkersandthereallight1Thismodelcangeneratevirtuallightstosimulatethereallightsgradually,isim2plementedinascenegraphbasedaugmentedrealitydevelopmentframework1Experimentswithoneandtwolightsshowthatthevirtuallightsestimatedbythismethodcange
5、nerateconsistenteffectintherealenviron2ment1Keywordsaugmentedreality;lightdetection;irradiance数据手套和视频标记等设备与虚拟信息和物体交互0引言或者进行多人协同工作1从一定意义上来说,增强现实技术比传统的虚拟现实技术更容易实现并且使[1]增强现实技术可以将虚拟对象叠加在3D真用更加安全1实场景中,帮助使用者在真实的世界中看到由计算为了使计算机生成的虚拟物体更加真实地与周机生成的物体和信息1它具有非常广泛的应用领围环境融合,需要对嵌
6、入的虚拟物体进行与场景一域,例如可以在复杂操作中提供辅助信息、交通导致的真实感渲染1这种方式最早出现于Raskar等展[2]航、支持虚实结合的计算机辅助设计界面和在训练示的系统,该系统使用投影仪赋予真实物体各种或学习中的增强理解等1增强现实系统可以提供更纹理,并且实现了真实物体和虚拟物体在虚拟光线[3]加自然的人机交互功能,使用者可通过透射式头盔、下产生的阴影1Naemura等确切地提出了虚拟光收稿日期:2005-07-14;修回日期:2006-04-27基金项目:科技部“十五”重大科技攻关项目(2001BA101A082
7、03)8期姚远等:增强现实场景光源的实时检测方法和真实感渲染框架1271源和虚拟阴影的概念,目标是实现一个支持阴影效果的混合现实环境,他们根据阴影与虚拟物体和真1场景光照检测模型实物体之间的相互关系将阴影分为4类1在类似CAVE系统的环境中,用投影仪在真实场景中制造真实场景中的光照情况往往非常复杂,绝大部出虚拟物体的阴影1Haller等[4]提出的方法可以在分光线来自于各种物体表面的漫反射1但是在一般实时的增强现实应用中分别产生虚拟物体2虚拟物的增强现实系统、尤其是桌面增强现实系统的应用体、虚拟物体2真实物体和真实物体2虚
8、拟物体等3环境中,由一个或多个光源产生的光照效果已经能种阴影形式,但是在渲染前需要预先获得真实场景使虚拟物体产生真实的存在感,可以帮助用户进行的模型和预定义虚拟光源位置1在环境光的检测方定位和辨别物体间的距离1因此,本文提出的模型面,许多研究集中在建立交互式的3D场景生成系忽略了环境光的影响,只检测场景
