基于計算機視覺(jué)的虛實(shí)場(chǎng)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(diǎn)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(guān)系可以表示為式(6)。

有 8個(gè)待定系數，由標識的 四個(gè)角點(diǎn)可得 如下 方程組 ，則完全可以求取以上 8個(gè)未知數。

通過(guò)上述計算可以確定變換矩陣中的 R ，R ，T，三個(gè)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(shí)上由于不可能完全避免成像畸變以及圖像處理過(guò)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(guò)程中采用非線(xiàn)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(jiàn)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(gè)角點(diǎn)在像平面坐標系下的位置，(X i，Y ；)(i=0，1，2，3)為實(shí)時(shí)檢測到的標識角點(diǎn)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(shí)例——基于混合現實(shí)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(shí)體模型不僅費時(shí)費力，而且修改起來(lái)也極為不便。近年來(lái)，基于虛擬現實(shí)技術(shù)的小區規劃方法已經(jīng)逐漸為設計者所接受，它一定程度上解決了實(shí)體模型規劃方法的缺點(diǎn)，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?；旌犀F實(shí)技術(shù)的出現為小區規劃提供了新的契機，它既繼承了虛擬現實(shí)技術(shù)卓越的三維表現能力，又具有虛實(shí)結合的特點(diǎn)，能夠在真實(shí)的規劃場(chǎng)景中整合設計要素，給設計者和方案評估者以直觀(guān)的感受。

筆者利用本文方法開(kāi)發(fā)了一套基于混合現實(shí)技術(shù)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(hù)可以在視線(xiàn)范圍內隨意移動(dòng)模型．從而實(shí)現不 同的規劃 方案 。運行效果 如圖4該系統滿(mǎn)足了小區規劃對虛實(shí)交互、人機交互的要求，充分體現出混合現實(shí)技術(shù)在小區規劃應用中的優(yōu)勢。

4 結束語(yǔ)

本文設計 了一種基于計算機視覺(jué)的虛實(shí)場(chǎng)景合成方法，具有實(shí)時(shí)性好、可用性高等特點(diǎn)，當前系統中存在的主要問(wèn)題是虛擬場(chǎng)景與真實(shí)場(chǎng)景之間還沒(méi)有遮擋和碰撞關(guān)系 ，從 而影響 了系統 的真實(shí)感 ，下一步的工作是對虛實(shí)之問(wèn)的遮擋和碰撞檢測問(wèn)題展開(kāi)研究。

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