[發明專利]基于視頻透視式增強現實的真三維建模系統和方法

無效

• 申請號: 201210390484.6
• 申請日: 2012-10-16
• 公開（公告）號: CN102945564A
• 公開（公告）日: 2013-02-27
• 發明（設計）人: 陳一民;李啟明;馬德宜;黃晨;徐升;張云華;陸壬淼;王曦晨;周明珠;葉聰麗;李蕓
• 申請（專利權）人: 上海大學
• 主分類號: G06T17/00
• 分類號: G06T17/00;G06T7/00;G06F3/01
• 代理公司: 上海上大專利事務所(普通合伙) 31205
• 代理人: 何文欣

技術領域

本發明涉及的是一個真正意義上的三維建模系統和方法，具體的說是一種基于視頻透視式增強現實的真三維建模系統和方法。

背景技術

三維建模是以多媒體計算機為工具，綜合了圖形學、幾何學、動力學、物理學等多門學科的新技術。實際操作中要求設計人員大膽創新，不斷完善，將腦海中的設計藍圖完美實現。隨著計算機硬件和多媒體技術的不斷發展，這一技術越來越被人們所看重，已被廣泛應用到各行各業，比如建筑規劃、園林景觀、產品設計與制造、電影廣告、動畫娛樂等等，產生了巨大的經濟及社會效益。無論是在哪一個應用領域，計算機三維建模的使用都極大地提高了設計對象的質量，縮短了對象從設計到實現的周期，降低了成本，促進了標準化工作。所以，計算機三維建模的發展水平在一定程度上成為了衡量一個國家工業水平的重要標志之一。

目前在發達國家已形成以計算機三維建模技術的研究、開發、制造、銷售直到咨詢服務的完整產業，先后涌現出了一批優秀的建模與設計系統，如3D?MAX、SolidWorks、CATIA、Pro/E、AutoCAD等等。而我國在這一技術領域的研究尚處于初期發展階段。我國三維建模產業的發展策略基本上是選擇國際上流行的優秀的系統作為開發平臺，結合我國國情進行開發。從60年代開始，在基礎理論研究、軟件環境和實用系統的研制等多方面展開了相關的研究工作，取得了不少成果。但由于種種原因，軟件系統的商品化程度還不高。

一個好的三維建模平臺能讓設計人員把腦海中的產品、動畫形象以及房屋建筑等設計對象高效、直觀地描繪和渲染出來，而且設計人員能從各種角度查看所設計對象的立體視圖，對其進行觀察和評估，并能根據要求實時、自然地對其進行各種編輯修改操作。在產品設計、動畫制作、建筑工程等領域，這些要求尤為重要，因為三維建模與設計制圖是后續一切工作的基礎和依據。

然而目前的各種主流建模與設計平臺，如3D?MAX、SolidWorks、CATIA、Pro/E等等，還不能稱之為真正意義上的三維系統，或可稱之為準三維系統。因為設計人員還是在一個二維的平面區域內進行設計，用戶無法親身進入到這個工作區域中去查看和感受正在設計的對象，這就對設計人員的空間想象能力和立體幾何學提出了較高的要求，設計人員經常需要花費大量的時間和精力去思考和運算所設計對象的相對空間關系；而且這些系統或平臺，主要還是利用傳統的人機交互方式——基于鼠標和鍵盤等輸入設備進行編輯與操作，這種方式的不足之處在于操作效率低和不夠直觀，用戶毫無沉浸感。

針對于此，本發明將增強現實技術（Augmented?Reality，AR）引入三維建模領域，提出“真三維”這一概念，即基于視頻透視式增強現實技術，將設計人員的工作區由二維平面拓廣到三維空間中，而且設計人員能從360°全方位查看設計視圖。AR系統要求具有3I特性，即沉浸感（Immersion）、交互性（Interaction）和想象性（Imagination），而這些特征正是真三維建模系統最為需要的。

AR技術是一種將真實世界信息和虛擬世界信息“無縫”集成的新技術。AR技術首先出現在工業應用領域，波音公司的Tom?Caudell和他的同事于20世紀90年代初期在其設計的一個輔助布線系統中，首次提出了“增強現實”這個名詞。AR技術在國外發展較早，美國、歐洲和日本等國家和地區目前在AR技術的研究和應用上比較領先，在關鍵設備上也具備了設計和制造能力，并在技術上擁有多項知識產權和技術標準。

在國內，AR技術起步較晚。北京理工大學光電工程系是國內較早進行AR研究的單位之一，在AR系統硬件(光學透視式頭盔，數據手套等)與三維注冊算法等方面取得了一些研究成果。浙江大學CAD&CG國家重點實驗室在分布式虛擬現實與增強現實關鍵技術方面做了深入研究。專利?“增強現實的非真實感繪制”（200880022657.0）公開了一種用于繪制場景的捕捉圖像的方法和系統，在繪制的圖像中保存場景的某個結構，而不需要場景的模型。專利“增強現實系統中抑制磁力跟蹤器互干擾的方法”（200910053861.5）提出了一種增強現實系統中抑制磁力跟蹤器互干擾的方法，針對用戶頭部和手部的跟蹤，根據不同狀態采用不同的濾波處理方法，對磁力跟蹤的相互干擾產生一定的抑制作用。