!""#$#%计算机工程与应用·开发设计·!!!!"!"!!!!"!"#引言虚拟现实技术最明显的特点是能让使用者获得沉浸感，即要让人产生身处远方或虚拟环境里的感觉。借助沉浸感的产生，可以方便自然地获得对周围环境的全面印象，从而可以确定自身在环境中的全局位置，以在环境中进行导航。获得沉浸感的前提是有真实的环境模型或充分的环境信息。传统的手段是用&’(工具进行几何建模，但是对于自然景物，仅仅借助几何模型不能得到比较好的真实感；另外复杂几何模型的实时绘制也要求很高的计算性能。相比之下，具有一定可浏览性的环视全景图不仅可以很容易地获得，而且对于几何模型无法表示的自然景物也可以得到很好的效果。因此虚拟现实和临场感应用中，利用全景图像是一种产生沉浸感效果比较好的途径。在摄像机成像方式为纯旋转时，由于摄像机光心的位置不动，只是镜头方向改变，因此图像之间是没有视差的。如果把摄像机沿各个方向拍摄的图像拼接起来，就可以得到环视全景图。这样的图像相当于人站在原地环顾四周时看到的情形，如果人处在这种图像的环绕中，则能够产生强烈的沉浸感。得到了某一视点的环视全景图之后，可以用重投影的方法生成从该点向任意方向的一定视角的无失真图像。在用摄像机获取环境信息时，只要满足一定的条件，得到的图像就可以看作是纯旋转情形的。因此对于虚拟现实技术中只需要环顾浏览的大范围场景的建模，全景图方法是适用而且可行的。由于基于全景图的虚拟现实系统的诸多优点，近年来它已经在虚拟商店、广告创意、景点介绍等方面有了一些商业上的应用。苹果公司的)*+,-.+/0123#4就是一个基于图像的虚拟环境漫游系统，这个系统允许用户在虚拟环境中的一点作水平56"7的环视以及一定范围内的俯视和仰视，同时允许在环视的过程中动态地改变焦距。这个系统的不足之处是，它需要精确而昂贵的摄像设备，摄取场景信息时还需要精确地校准摄像机。为了降低系统的成本、提高其易操作性，作者开发了一个基于圆柱面全景图的虚拟环境漫游系统。它能够利用简易摄像机，在未经校准的情况下达到上述效果。文章首先介绍了系统的结构和模型；然后就系统实现中图像对齐、摄像机定标、实时重投影等关键技术进行了讨论；接着分析了系统的性能；最后对系统的应用前景和发展方向进行了一个基于全景图的虚拟环境漫游系统漆驰郑国勤孙家广（清华大学计算机科学与技术系，北京#"""89）:;/<+=：>+?,@+A!65$B0C摘要虚拟现实的实现有两种方法。传统上，使用三维图形学方法进行建模和绘制，这种方法需要繁琐的建模工作和昂贵的专用绘图硬件，而且用三维模型很难真实表现自然景观。基于图像的绘制是实现虚拟现实系统的一种新方法，它克服了三维图形方法的上述缺点，近年来得到了日益广泛的应用。文章讨论了一个基于图像的虚拟环境漫游系统的实现，分析了此类系统的模型，介绍了系统实现中摄像机定标、图像拼接、实时图像变换等关键技术。关键词虚拟现实全景图摄像机定标图像对齐图像拼接实时显示文章编号#""!;855#;（!""#）#%;"#58;"9文献标识码’中图分类号.D5"#!"#$%&’()%*’+,-./0%12"3-.4"$’"/5%3-&%/-4"67*/’$8-9:-;:’"&<04=-"60">-%&0%"&（(0E*+F0M=
