專(zhuān)利名稱(chēng)：一種利用紅外線和可見(jiàn)光相結(jié)合的水流建模數(shù)據(jù)捕獲裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種利用紅外線和可見(jiàn)光相結(jié)合的水流建模數(shù)據(jù)捕獲裝置，屬于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是一種通過(guò)認(rèn)識(shí)自然、模擬自然進(jìn)而更好地適應(yīng)和利用自然的技術(shù)，通常在虛擬的場(chǎng)景環(huán)境中為現(xiàn)實(shí)世界的真實(shí)物體進(jìn)行仿真，追求人在虛擬環(huán)境中的真實(shí)感和沉浸感，使用虛擬來(lái)擴(kuò)展、指導(dǎo)、改善現(xiàn)實(shí)。在虛擬場(chǎng)景中模擬真實(shí)物體作為虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)最常用的一種表達(dá)方式而存在，其中使用同一個(gè)物體的多角度視頻流方式進(jìn)行建模工作是一個(gè)典型的代表。有很多經(jīng)典算法實(shí)現(xiàn)多角度視頻建模，其在實(shí)時(shí)性和精確性上的優(yōu)勢(shì)使之在虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)中處于一個(gè)很重要的位置。對(duì)于自然現(xiàn)象的最直接的獲取即為使用攝像機(jī)進(jìn)行視頻圖像的記錄，圖像中包含了大量的視覺(jué)線索信息，如輪廓、亮度、明暗度、紋理、特征點(diǎn)、清晰度等，而基于圖像的幾何建模研究如何通過(guò)運(yùn)用上述視覺(jué)線索信息，并結(jié)合估計(jì)得到的相機(jī)鏡頭與光照環(huán)境參數(shù)， 進(jìn)行光學(xué)投射變換的逆變換運(yùn)算，恢復(fù)出物體或場(chǎng)景的三維幾何信息，并得到其三維幾何模型表示的過(guò)程。對(duì)待建模的物體進(jìn)行多角度視頻拍攝，高效的算法可以實(shí)時(shí)的提取出每個(gè)角度的視頻流中前景和背景部分，再利用每個(gè)角度的計(jì)算結(jié)果組合就能得到目標(biāo)物體的立體三維模型。在虛擬現(xiàn)實(shí)中應(yīng)用廣泛。多角度視頻流的建模方法目前主要有2種，分別為輪廓法、基于亮度的方法。輪廓法=Martin等人首先提出使用輪廓進(jìn)行三維建模的方法將物體所在的三維空間離散化成體素，并使用正向試探，剔除投影在輪廓區(qū)域外的體素，從而得到物體的三維模型。Laurentini進(jìn)一步研究了該方法的理論依據(jù)，并提出了可視殼(visual hull)的概念.可視殼是所有輪廓圖像反投影到三維空間中形成的三維錐殼的交集。對(duì)于一個(gè)物體來(lái)說(shuō)，其三維模型必定落在其可視殼中。并且，當(dāng)使用的輪廓圖像足夠多時(shí)，可視殼被認(rèn)為物體三維模型的一個(gè)合理逼近?；诹炼鹊姆椒ɑ诹炼鹊慕?shape from illumination)通過(guò)分析物體多個(gè)視角下圖像中亮度特征的一致性關(guān)系，恢復(fù)出其表面的深度信息，并得到其三維幾何模型。對(duì)于滿足朗伯表面假設(shè)的物體，不論光源方向如何，相同的表面點(diǎn)從任何方向觀察都具有同樣的亮度，這被稱(chēng)為亮度一致性。因此，通過(guò)比較物體不同視角下圖像亮度值的一致性，可以得到物體表面三維點(diǎn)的位置，從而恢復(fù)出三維幾何模型?；诹炼鹊慕Ｖ凶顬槌Ｓ玫募词峭ㄟ^(guò)在圖像中搜索滿足亮度一致性的匹配點(diǎn)，使用立體視覺(jué)的三角測(cè)量原理，由這些特征點(diǎn)反算其對(duì)應(yīng)的三維點(diǎn)位置，從而得到三維幾何模型，這種方法也被稱(chēng)為基于立體視覺(jué)的建模(shape from stereo)?？偟膩?lái)說(shuō)可視外殼的方法精確度受到圖像邊緣檢測(cè)誤差的限制，建模結(jié)果的精確度會(huì)隨著每個(gè)相機(jī)捕獲的圖像前景背景提取準(zhǔn)確性的提高而改善。立體視覺(jué)的建模方式精確度相對(duì)比較高，然而對(duì)于水流這樣一個(gè)非郎伯物體使用該方法則不能得到正確的建模結(jié)果。目前常用將水流染色并打上光柵的方式來(lái)配合立體視覺(jué)建模，這樣會(huì)導(dǎo)致水流本身粘度等物理屬性的改變，有違數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)自然現(xiàn)象建模中對(duì)真實(shí)數(shù)據(jù)倚重的初衷。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明解決的技術(shù)問(wèn)題是克服了傳統(tǒng)方法中由邊緣不準(zhǔn)確引起的建模失真。適用于對(duì)室內(nèi)各種動(dòng)態(tài)水流的實(shí)時(shí)精確建模。傳統(tǒng)的多角度視頻建模方法由于面對(duì)水流這樣一個(gè)特殊的非朗勃表面，在進(jìn)行視屏的水流邊緣提取時(shí)會(huì)出現(xiàn)一些誤差。本發(fā)明利用水流在指定紅外波段的高吸收特性和可見(jiàn)光下的高反射特性，設(shè)計(jì)了一個(gè)特定的紅外線和可見(jiàn)光同時(shí)采集的設(shè)備，通過(guò)該設(shè)備可以精確快速的提取出水流的信息，同時(shí)進(jìn)行真實(shí)感強(qiáng)的渲染。本發(fā)明設(shè)計(jì)利用紅外線和可見(jiàn)光相結(jié)合的水流建模數(shù)據(jù)捕獲裝置，包括水流發(fā)生裝置，紅外相機(jī)，可見(jiàn)光相機(jī)，鏡頭濾片，特定波段紅外光發(fā)射器，冷光燈，半透半反鏡?？赏瑫r(shí)采集到水流各個(gè)角度的不同波段相應(yīng)圖像。具體設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)和建模方法如下1) 一個(gè)經(jīng)過(guò)標(biāo)定的空間，周?chē)鱾€(gè)角度放置確定坐標(biāo)和視角范圍的紅外線可見(jiàn)光采集裝置。用以捕獲目標(biāo)的各個(gè)角度的相應(yīng)波段圖像信息。2)紅外線可見(jiàn)光采集裝置內(nèi)置一個(gè)紅外相機(jī)和一個(gè)可見(jiàn)光相機(jī)，分別安裝有相應(yīng)的濾光片保證只允許指定波長(zhǎng)范圍的光線進(jìn)入鏡頭。兩個(gè)鏡頭呈90度垂直放置，在光線進(jìn)入口出設(shè)有一個(gè)傾斜45度的半透半反鏡片，用以將入射光線分成相同的兩束光同時(shí)分別進(jìn)入兩個(gè)相機(jī)鏡頭中。3)光源分有兩個(gè)，其一是可見(jiàn)光的冷光燈，按照渲染場(chǎng)景要求的方式安放在標(biāo)定空間內(nèi)，用以提供目標(biāo)物體的可見(jiàn)光照明條件，同時(shí)不影響其溫度，而改變目標(biāo)在紅外波段的物理特性。4)另一個(gè)光源是波長(zhǎng)在2.4至3. 5μπι的紅外線輻射光源。該光源的安裝需要盡量覆蓋目標(biāo)物體的各個(gè)角度的所有表面。5)安裝水流產(chǎn)生裝置于標(biāo)定空間的中央位置，用于產(chǎn)生被建模目標(biāo)，需要保證其所產(chǎn)生的水流不會(huì)飛濺到標(biāo)定空間之外。6)使用圖像采集設(shè)備中的紅外影響來(lái)精確提取邊界信息進(jìn)而還原成準(zhǔn)確的三維水流，同時(shí)利用可見(jiàn)光影響來(lái)指導(dǎo)形成真實(shí)感強(qiáng)的表面渲染。最終得到真實(shí)精確實(shí)時(shí)的三維水流方針模型。


圖1是本發(fā)明中紅外線和可見(jiàn)光相結(jié)合的水流建模數(shù)據(jù)捕獲裝置的整體設(shè)備示意圖。圖2是本發(fā)明中紅外線可見(jiàn)光同時(shí)采集裝置的說(shuō)明圖。圖3是本發(fā)明中紅外線和可見(jiàn)光相結(jié)合的水流建模的方法流程圖。
具體實(shí)施例方式以下，參照附圖，對(duì)本發(fā)明的具體過(guò)程作說(shuō)明，但本發(fā)明不限于圖事例。步驟1 一個(gè)經(jīng)過(guò)標(biāo)定的空間，該空間具有絕對(duì)的坐標(biāo)原點(diǎn)和空間范圍，內(nèi)部任意一點(diǎn)都對(duì)應(yīng)一個(gè)確定的三維坐標(biāo)值。對(duì)目標(biāo)的建模就限定在該的直角坐標(biāo)系中。步驟2如圖1中所示的方式，在空間中捕獲不同波段的圖像信息。步驟2. 1標(biāo)定空間的邊緣部分用塑鋼支架搭建一個(gè)立體支架，該支架的合適位置上圍繞空間中心各個(gè)角度放置確定坐標(biāo)和視角范圍的紅外線可見(jiàn)光采集裝置。步驟2. 2這若干個(gè)紅外線可見(jiàn)光采集裝置用以同時(shí)捕獲目標(biāo)的各個(gè)角度的相應(yīng)波段圖像信息。步驟2. 3每個(gè)采集裝置都有確定的視角范圍，需要保證所有采集裝置視角范圍的并集等于整個(gè)標(biāo)定空間。以此來(lái)保證該空間內(nèi)的任意一個(gè)坐標(biāo)點(diǎn)都可以被捕獲到，不會(huì)產(chǎn)生遺漏和建模錯(cuò)誤的出現(xiàn)。步驟3如圖2中所示的結(jié)構(gòu)，紅外線可見(jiàn)光采集裝置可以同時(shí)獲得同一位置對(duì)目標(biāo)不同波段的影像數(shù)據(jù)。步驟3. 1 一個(gè)封閉不透光的方形黑盒邊長(zhǎng)d，前壁開(kāi)圓孔作為光線進(jìn)入的入射點(diǎn)。 開(kāi)孔直徑與相機(jī)鏡頭直徑相等，設(shè)為r。步驟3. 2在前壁圓孔的后方安置一個(gè)向開(kāi)孔處傾斜45度半透半反鏡，是入射的光線可以透過(guò)該鏡片同時(shí)已90度垂直向下反射一部分同樣的光信息。步驟3. 3在半透半反鏡的正后方的距離s處(s < d)，放置紅外攝像機(jī)，在鏡片的正下方等距離s處放置可見(jiàn)光攝像機(jī)。步驟3. 4該采集設(shè)備在紅外相機(jī)鏡頭上增加紅外濾光片只允許指定波段的紅外線進(jìn)入鏡頭，同理在可見(jiàn)光相機(jī)上只允許可見(jiàn)光波段光線進(jìn)入鏡頭。以保證每個(gè)相機(jī)能采集到相應(yīng)波段的正確信息，盡量少受其他波段輻射的噪聲影響。步驟4按照建模需求架設(shè)光源。步驟4. 1可見(jiàn)光的冷光燈，按照渲染場(chǎng)景要求的方式安放在標(biāo)定空間內(nèi)，數(shù)量為 η,每個(gè)冷光燈的朝向?yàn)锳i (i從1到η)，用以提供目標(biāo)物體的可見(jiàn)光照明條件，同時(shí)不影響其溫度，而改變目標(biāo)在紅外波段的物理特性。步驟4. 2波長(zhǎng)在2. 4至3. 5 μ m的紅外線輻射光源。該光源的照射角度為a。安裝時(shí)每隔a/2角度，同時(shí)在被建模物體的中部和上部分別架設(shè)一個(gè)上述紅外線輻射光源，以覆蓋目標(biāo)物體的各個(gè)角度的所有表面。步驟5安裝水流產(chǎn)生裝置于標(biāo)定空間的中央位置，用于產(chǎn)生被建模目標(biāo)，需要保證其所產(chǎn)生的水流不會(huì)飛濺到標(biāo)定空間之外。步驟6對(duì)所有相機(jī)進(jìn)行同步，每個(gè)時(shí)刻使用可視外殼的多目建模方式獲得相應(yīng)狀態(tài)的水流三維模型。步驟6. 1每個(gè)角度的紅外相機(jī)將相應(yīng)角度采集到的圖像信息中紅外波段數(shù)據(jù)，由于水流對(duì)該波段的強(qiáng)吸收性，則水體部分亮度很低，背景部分亮度高且著色較均勻，以此圖像來(lái)做為傳統(tǒng)邊界提取算法的輸入可以較大的改善其精確性。使用canny算子來(lái)進(jìn)行邊緣檢測(cè)，計(jì)算方式為先使用準(zhǔn)高斯函數(shù)做平滑運(yùn)算fs = f(x, y) XG(x, y)其中fs為平滑后的結(jié)果圖像，f (X，y)是紅外相機(jī)獲得的原始圖像，G(x, y)為高斯算子。
平滑后的梯度可以用2*2的一節(jié)有限差分近似式P[i，j] (fs[i, j+l]-fs[i, j]+fs[i+l, j+l]"fs[i+l, j])/2Q[i，j] (fs[i, j]-fs[i+l, j]+fs[i, j+l]"fs[i+l, j+l])/2F[i，j]和Q[i，j]的均值即為改點(diǎn)位置的x和y方向的梯度偏導(dǎo)數(shù)。幅值和方向角可以用直角坐標(biāo)到極坐標(biāo)的轉(zhuǎn)化來(lái)計(jì)算M[l.]] = V Ρ[ ,/]: - QiiflzS[i，j] = arctan(Q[i, j]/P[i，j])M[i, j]反映了圖像的邊緣強(qiáng)度，θ (i，j)反映了邊緣方向。使得M[i，j]去的局部最大值的方向角θ (i，j)就反映了邊緣方向。步驟6. 2使用加權(quán)線段求交算法來(lái)計(jì)算一個(gè)紅外相機(jī)的射線和其余紅外相機(jī)視錐交集。其計(jì)算方法如下。對(duì)于一條從相機(jī)視點(diǎn)向側(cè)影輪廓邊緣射出的射線會(huì)穿過(guò)其他所有錐體，并且與每個(gè)錐體都會(huì)有相交的情況。其相交結(jié)果可能是一條交線段或也可能切于一點(diǎn)，那么這條射線會(huì)被其他錐體分割為多條相互之間重疊或存在部分重疊的線段集合。將這些線段集合進(jìn)行求交運(yùn)算得到的結(jié)果就是物體可視外殼信息。算法如下利用掃視法快速求交的基本思想是以任意一點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)，建立平面直角體系。 從Y軸開(kāi)始，在局部區(qū)域內(nèi)，自左向右掃描第一象限內(nèi)的所有線段，當(dāng)Y處于某一位置(如Z =m)時(shí)，所有與Y接觸的線段可按此坐標(biāo)系中ζ值的大小建立一個(gè)全序關(guān)系，若當(dāng)移動(dòng)的 Y軸接近相交線段的交點(diǎn)χ坐標(biāo)時(shí)，這兩條相交線段在求得的全序關(guān)系中一定相鄰。因此， 在與Y軸相交的線段中，只需檢查全序關(guān)系中沒(méi)有比較過(guò)的相鄰線段是否相交。先使用傳統(tǒng)的掃描法，當(dāng)掃視線移動(dòng)過(guò)程中遇到線段的左端點(diǎn)時(shí)，則按此線段的左端點(diǎn)y值的大小將此線段加入到全序集中，并比較新插入的線段與其相鄰線段是否相交，修改其權(quán)重.當(dāng)遇到線段的右端點(diǎn)時(shí)，此線段已超出局部求交的范圍，則將此線段從全序集中刪除，修改其權(quán)重。求得的線段集Si = Uke {1,2 ..,ffl}[aik,bik],aik ( bik ( aik+1 其中= 1 是一組在實(shí)數(shù)域R中的線段集，aik, bik分別表示線段的兩個(gè)頂點(diǎn)，m為自然數(shù)集N中的元素，則S = [a^b.Kta^b,] e 1)就是加權(quán)線段求交運(yùn)算的結(jié)果。使用基于局部線段集合平滑的方法，使得求交后的結(jié)果自動(dòng)調(diào)整，表達(dá)信息更加準(zhǔn)確假設(shè)( 卩=1是一組在R中的線段集合，并且S1 = [ai，bi] (a, < bi)。這組線段集合的局部線性平滑器= t線段，L = h- α,! ζ = kr ‘ L. . (hj為相應(yīng)權(quán)重值)。其中，.Σ· =-,.;ν = l-n = {3,5,7}。則《; = (bt-aj/2-= ( 4 β }/2- 4/2。再使用基于局部線段集合平滑的方法進(jìn)行二次處理得到較規(guī)整的結(jié)果。步驟6. 3使采用多邊形檢測(cè)的方法來(lái)調(diào)整步驟6. 2中獲得的可視外殼信息，得到更加準(zhǔn)確的結(jié)果。采用多邊形檢測(cè)的方法，根據(jù)多邊形距離的不同來(lái)重建物體的表面首先需要對(duì)待檢測(cè)線段集合中的線段進(jìn)行分類(lèi)，根據(jù)線段方向區(qū)分各個(gè)線段集合。在進(jìn)行分類(lèi)時(shí)，對(duì)于不同方向上的線段集合自動(dòng)求取閾值，通過(guò)所得閾值和每條線段的向量進(jìn)行對(duì)比來(lái)區(qū)分線段所屬集合。根據(jù)已分類(lèi)的線段集合，可以得到共面的線段集合。然后通過(guò)每個(gè)平面到原點(diǎn)的不同距離來(lái)區(qū)分不同平面，并記錄所有不同平面到原點(diǎn)的距離構(gòu)造距離矩陣。最后根據(jù)所構(gòu)造的距離矩陣，按某一方向遍歷所有相鄰平面，同時(shí)計(jì)算相鄰平面的交線，并保存交線信息，通過(guò)所得到的交線信息和其他相鄰面進(jìn)行線面相交計(jì)算得到多邊形的頂點(diǎn).具體步驟如下1)根據(jù)獲取的閾值把線段劃分到多個(gè)不同的類(lèi)型的線段集合中，根據(jù)以已分類(lèi)的線段集合，得到每類(lèi)線段集合所在的平面；2)設(shè)定原點(diǎn)，然后根據(jù)平面到原點(diǎn)的距離區(qū)分每一個(gè)平面，依次計(jì)算每?jī)蓚€(gè)平面之間的距離得到距離矩陣；3)通過(guò)距離矩陣在每一個(gè)面中查找相鄰的平面，并計(jì)算面和它相鄰面之間的交線，得到每個(gè)平面的邊當(dāng)按上述步驟對(duì)所有平面處理后，就得到了物體可視外殼的多邊形
表面信息。步驟7在每個(gè)時(shí)間間隔上使用該紅外線和可見(jiàn)光相結(jié)合的數(shù)據(jù)捕獲裝置，生成相應(yīng)狀態(tài)的三維水體模型并進(jìn)行渲染。半透半反鏡的存在使得可見(jiàn)光相機(jī)獲得的圖像和紅外相機(jī)是同源同視角的，由于可見(jiàn)光是按照需要渲染的場(chǎng)景進(jìn)行光照給予的，所以幾乎不需要進(jìn)行光照變換就可以直接將可見(jiàn)光輸入圖像進(jìn)行光照渲染。如果模擬的是動(dòng)態(tài)光源虛擬場(chǎng)景中的目標(biāo)物體，可以將可見(jiàn)光光源架設(shè)在可移動(dòng)設(shè)備上進(jìn)行統(tǒng)一的控制協(xié)調(diào)，但是其可控性和成本都需要重新評(píng)估。本發(fā)明可以再光源已場(chǎng)景的初始情況下固定不動(dòng)，使用相應(yīng)的計(jì)算機(jī)圖形學(xué)算法可以根據(jù)光源的運(yùn)動(dòng)情況準(zhǔn)確的計(jì)算出來(lái)相應(yīng)狀態(tài)下的渲染情況。 最終得到真實(shí)精確實(shí)時(shí)的三維水流方針模型。最后應(yīng)說(shuō)明的是，以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的人員來(lái)說(shuō)，在不脫離結(jié)合紅外線和可見(jiàn)光相結(jié)合的數(shù)據(jù)捕獲建模的前提下，還可以做出若干改進(jìn)或等同替換，這些改進(jìn)和替換也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種利用紅外線和可見(jiàn)光相結(jié)合的水流建模數(shù)據(jù)捕獲裝置，其特征在于包括水流發(fā)生裝置，紅外相機(jī)，可見(jiàn)光相機(jī)，鏡頭濾片，特定波段紅外光發(fā)射器，可見(jiàn)光光源，半透半反鏡；所述校準(zhǔn)后的紅外相機(jī)和可見(jiàn)光相機(jī)在經(jīng)過(guò)標(biāo)定的空間內(nèi)周?chē)嘟嵌炔贾?，所述水流發(fā)生裝置放置在所述空間的中央部分，所述特定波段紅外光發(fā)射器和可見(jiàn)光光源布置在空間外圍給予合適的特定波長(zhǎng)紅外光和可見(jiàn)光照明。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于所述紅外光源的波長(zhǎng)為2.4至3. 5 μ m范圍內(nèi)，該波段范圍水體對(duì)紅外光完全吸收利于建模的邊界提取；所述紅外光源對(duì)水流的各方向均有輻射覆蓋。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于所述可見(jiàn)光光源采用冷光燈提供可見(jiàn)光照射，對(duì)水體溫度無(wú)影響，保證水流在特定紅外報(bào)端的吸收性質(zhì)穩(wěn)定。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于所述紅外相機(jī)和所述可見(jiàn)光相機(jī)的視角并集覆蓋整個(gè)空間，在該標(biāo)定空間內(nèi)，每個(gè)所述紅外相機(jī)和所述可見(jiàn)光相機(jī)的坐標(biāo)信息以及視角信息作為所述紅外相機(jī)和所述可見(jiàn)光相機(jī)的參數(shù)給出。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的裝置，其特征在于使用一個(gè)紅外相機(jī)和一個(gè)可見(jiàn)光相機(jī)組成采集設(shè)備，達(dá)到同時(shí)具有采集紅外線和可見(jiàn)光的能力；該采集設(shè)備在紅外相機(jī)鏡頭前附加紅外濾光片只允許指定波段的紅外線進(jìn)入鏡頭，在可見(jiàn)光相機(jī)前增設(shè)可見(jiàn)光濾光片只允許可見(jiàn)光波段光線進(jìn)入鏡頭。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的裝置，其特征在于所述紅外相機(jī)和所述可見(jiàn)光相機(jī)在進(jìn)行數(shù)據(jù)捕獲時(shí)同時(shí)分別采集到目標(biāo)同一時(shí)刻、同一視角的紅外波段和可見(jiàn)光波段圖像信息， 通過(guò)半透半反鏡來(lái)實(shí)現(xiàn)不同相機(jī)對(duì)相應(yīng)波段的同相位同時(shí)采集。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于將水流發(fā)生裝置置于標(biāo)定空間中央位置。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于將紅外相機(jī)和可見(jiàn)光相機(jī)得到的數(shù)據(jù)相結(jié)合來(lái)進(jìn)行水體建模；利用紅外線下水流數(shù)據(jù)還原水體精確邊緣，使用可見(jiàn)光相機(jī)得到的數(shù)據(jù)來(lái)進(jìn)行真實(shí)感渲染，繼而使用可視外殼的多目建模方式來(lái)建立相應(yīng)的水流模型。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種利用紅外線和可見(jiàn)光相結(jié)合的水流建模數(shù)據(jù)捕獲裝置，屬于虛擬現(xiàn)實(shí)科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域。包括水流發(fā)生裝置，紅外相機(jī)，可見(jiàn)光相機(jī)，鏡頭濾片，特定波段紅外光發(fā)射器，冷光燈，半透半反鏡。本發(fā)明利用水在可見(jiàn)光和特定紅外波段物理屬性的不同，設(shè)計(jì)一個(gè)多角度、多波段的水流形態(tài)數(shù)據(jù)捕獲裝置，水流發(fā)生裝置暴露在可見(jiàn)光波段的冷光燈下呈高反射，在特定紅外波段(2.4-3.5μm)光源下的高吸收物理屬性，使用多角度紅外線下的水流形態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行精確地表面分割，將可見(jiàn)光下捕獲的數(shù)據(jù)用于真實(shí)感較高的模型渲染，兩者相結(jié)合可以達(dá)到更好的動(dòng)態(tài)水流模擬效果。本發(fā)明能同時(shí)準(zhǔn)確獲取動(dòng)態(tài)水體邊緣數(shù)據(jù)和視覺(jué)信息，克服了傳統(tǒng)方法中由邊緣不準(zhǔn)確引起的建模失真。
文檔編號(hào)G03B17/12GK102194249SQ20111013074
公開(kāi)日2011年9月21日 申請(qǐng)日期2011年5月19日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月19日
發(fā)明者伍朝輝, 劉益帆, 吳威, 周忠, 趙沁平 申請(qǐng)人:北京航空航天大學(xué)