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动态水面数据采集与重建方法
  • ISSN号:1000-9825
  • 期刊名称:《软件学报》
  • 时间:0
  • 分类:TP391[自动化与计算机技术—计算机应用技术;自动化与计算机技术—计算机科学与技术]
  • 作者机构:[1]北京大学信息科学技术学院图形与交互技术实验室,北京100871, [2]北京电影学院数字媒体学院,北京100088, [3]虚拟现实技术与系统国家重点实验室(北京航空航天大学),北京100191, [4]北京大学信息科学技术学院,北京100871
  • 相关基金:国家自然科学基金(61232014,61421062,61173080,61472010,61272348,61572054); 国家科技攻关计划(2013BAK03B07、2014BAK18B01)
中文摘要:

自然现象模拟是计算机图形学中的一个重要研究热点.如何快速、逼真地模拟自然现象是此类研究的主要目的.传统的解决思路大多采用基于物理的建模方法,而随着采集设备的快速发展,基于采集图像的重建方法得到了广泛关注与研究.以液体为研究对象,总结了近年来基于采集图像的重建方法的部分研究成果.针对动态水面,提出了一种动态水面数据采集与重建方法.首先,设计并搭建一套基于多相机的动态水面数据采集系统,采集得到多视图下不同水面运动现象的连续帧图像.其次,通过提取采集图像序列中每幅图像的亚像素级特征点,进行特征点匹配并建立特征点与物理空间中三维点的映射关系.然后,结合水介质的光学折射特性迭代求解水面上三维点阵的高度场和法向量.最终获得动态水面的重建结果.实验结果表明,该方法能够快速生成与采集水面可视效果相近的三维重建结果,可在计算机游戏、医学、科学研究可视化等领域具有应用前景.

英文摘要:

Natural phenomena simulation is an important research area in computer graphics domain. How to obtain realistic natural phenomena by simulation in an efficient way is the main purpose of this research field. The physics-based modeling method is a traditional way to solve this kind of problem. Along with rapid development of acquisition devices, the image-based method attracts a lot of research attention and interest. This paper chooses liquid as research object. Main research achievements on the topic of image-based reconstruction are summarized. Focusing on dynamic water surface, a method of dynamic water surface data acquisition and reconstruction is proposed. First, a dynamic water surface data acquisition system is designed and built in order to obtain image sequences of different water surface phenomenon on multi-viewpoint. Next, feature points on each captured images in sequences are extracted. Then after feature point matching process, the mapping relationship between feature points and 3D points are built. Finally, dynamic water surface reconstruction results are obtained by using the height field and normal of 3D point combined with the optical refractive property of water. Experimental results show that this method can generate 3D reconstruction results rapidly. Satisfactory visual effect is also achieved facilitating this application to be used in computer games, visualization in scientific computing, and virtual simulation in medical area.

同期刊论文项目
期刊论文 9 会议论文 16 获奖 2
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期刊信息
  • 《软件学报》
  • 北大核心期刊(2011版)
  • 主管单位:中国科学院
  • 主办单位:中国科学院软件研究所 中国计算机学会
  • 主编:赵琛
  • 地址:北京8718信箱中国科学院软件研究所
  • 邮编:100190
  • 邮箱:jos@iscas.ac.cn
  • 电话:010-62562563
  • 国际标准刊号:ISSN:1000-9825
  • 国内统一刊号:ISSN:11-2560/TP
  • 邮发代号:82-367
  • 获奖情况:
  • 2001年入选中国期刊方阵“双百期刊”,2000年荣获中国科学院优秀科技期刊一等奖
  • 国内外数据库收录:
  • 俄罗斯文摘杂志,美国数学评论(网络版),波兰哥白尼索引,德国数学文摘,荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,美国剑桥科学文摘,英国科学文摘数据库,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:54609