基于計算機視覺的虛實場景合成方法研究與應用

C=T W (5)

由于規定平面標識與世界坐標系下的Z：0平面重合 ，則由式 (5)可得 ，平面標識上的某點在世界坐標系下的坐標 Wi=(X ，Y wi，0，1) 與其在攝像機坐標系下坐標 C；：(X Y z i，1) 之間的關系可以表示為式(6)。

有 8個待定系數，由標識的 四個角點可得 如下 方程組 ，則完全可以求取以上 8個未知數。

通過上述計算可以確定變換矩陣中的 R ，R ，T，三個分量，由變換矩陣旋轉分量的正交性可以求得R ：R ×R ，最后需要對所求得的結果作歸一化操作以消除比例因子 t 對計算結果的影響，方法是將(1 R l+l R 1)／2去除以上各分量。

事實上由于不可能完全避免成像畸變以及圖像處理過程中的誤差，上述方法求得的變換矩陣 T 是不夠精確的。解決方法是利用上述方法求取第一幀圖像對應的 T ，在后續計算過程中采用非線性最小二乘法求取后續幀的對應的變換矩陣。誤差逼近計算公式見式 (1 1)。

式中(文 i)(i=0，1，2，3)為根據上一幀T 求得的標識四個角點在像平面坐標系下的位置，(X i，Y ；)(i=0，1，2，3)為實時檢測到的標識角點在圖像中的位置。本 文利用勒溫伯格一馬闊特方法求解式(11)。

3 應用實例——基于混合現實的小區規劃系統

傳統的住宅小區規劃方法之一是制作規劃方案模型，但是制作實體模型不僅費時費力，而且修改起來也極為不便。近年來，基于虛擬現實技術的小區規劃方法已經逐漸為設計者所接受，它一定程度上解決了實體模型規劃方法的缺點，但是由于缺乏高效、自然的人機交互方式，使得規劃效果大打折扣。混合現實技術的出現為小區規劃提供了新的契機，它既繼承了虛擬現實技術卓越的三維表現能力，又具有虛實結合的特點，能夠在真實的規劃場景中整合設計要素，給設計者和方案評估者以直觀的感受。

筆者利用本文方法開發了一套基于混合現實技術的虛擬小區規劃系統。系統中不同的標識對應不同的虛擬建筑模型，用戶可以在視線范圍內隨意移動模型．從而實現不 同的規劃 方案 。運行效果 如圖4該系統滿足了小區規劃對虛實交互、人機交互的要求，充分體現出混合現實技術在小區規劃應用中的優勢。

4 結束語

本文設計 了一種基于計算機視覺的虛實場景合成方法，具有實時性好、可用性高等特點，當前系統中存在的主要問題是虛擬場景與真實場景之間還沒有遮擋和碰撞關系 ，從 而影響 了系統 的真實感 ，下一步的工作是對虛實之問的遮擋和碰撞檢測問題展開研究。

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