基于视觉传达效果的三维图像虚拟重建

王卓

关键词： 虚拟现实技术; 三维重建; 视觉传达; 用户体验; 人机交互; OpenGL

中图分类号： TN911.73?34; TP391                   文献标识码： A                  文章编号： 1004?373X（2019）01?0062?03

Abstract： A three?dimensional （3D） image virtual reconstruction system based on visual communication effect was designed to improve the quality of user experience and efficiency of human?computer interaction. The functional framework diagram and hardware structure diagram of the 3D image reconstruction system are given. In combination with the basic theory of visual communication design， the characteristics of different elements in 3D image system and reasonable visual communication forms are analyzed， and the design principle is proposed to improve the user experience and communication efficiency. The input image is preprocessed with median filtering， and then the 3D reconstruction algorithm based on image sequence is used to perform the 3D reconstruction for the preprocessed image. Visual C++ and 3DMAX are used as the system design platform， and the visualization and roaming of 3D image are realized by means of OpenGL. The experimental results show that the designed system has high reconstruction accuracy and user satisfaction.

Keywords： virtual reality technology; three?dimensional reconstruction; visual communication; user experience; human?computer interaction; OpenGL

0  引  言

近十年来，随着设备计算性能的不断提升，虚拟现实技术得到了快速的发展。传统意义上的虚拟现实技术就是一个计算机三维仿真系统，该仿真系统能够通过计算机模拟出虚拟环境，甚至是虚拟的世界，使用户有身临其境的感受[1]。虚拟现实技术是一门综合性较强的复合型技术，主要涉及计算机建模技术、人机交互技术、传感器、图形图像处理技术和仿真技术。虚拟现实技术不仅可以影响用户的视觉体验，还能影响听觉、触觉和力觉等非视觉体验。现阶段，虚拟现实技术已在医学、教育、军事和文化等领域中得到了广泛应用[2]。

基于图像的三维重建算法是虚拟现实技术的关键技术，也是近期研究的热点方向[3]。例如，文献[4]提出一种基于因子分解的非定标多视图像高精度三维重建算法。文献[5]提出一种基于阵列图像的自适应光场三维重建算法。但是，目前绝大多数基于虚拟现实技术的三维图像重建系统均侧重于采用更加先进的设备或者更加先进的重建算法，而忽略了用户体验质量和人机交互效率的问题。此外，传统二维图形用户界面的设计原则是平面化的理念，已经无法适应三维空间的交互体验需求，无法提供更好的视觉传达和交互体验。文献[6]对二维动画和三维动画在视觉传达中的演变过程进行了详细研究，验证了视觉传达原理在三维图形设计中的可行性和适用性。

因此，本文提出基于视觉传达效果的三维图像虚拟重建系统，能够改善用户体验，提高人机交互效率。

3  实验结果与分析

为了验证所设计三维图像虚拟重建系统的有效性， 采用Visual C++与3DMAX作为系统设计平台，并通过OpenGL对某综合商业楼盘的三维图像可视化进行具体实现。最终实现的三维图像虚拟场景具有符合视觉传达设计原则的用户界面，如图3所示。

此外，为了进行实验对比分析，分别采用本文系统和文献[8]提出的立体视觉系统对某小区楼盘图像进行三维重建，对重建后的精度和用户满意度进行比较，得到的结果如表1所示。

从表1中可以看出，在对不同图像进行三维重建的精度结果方面，本文设计的三维图像虚拟重建系统与文献[8]中的立体视觉系统结果大致相同。但是在用户满意度方面，本文系统表现出更好的优势，这是因为有效运用了视觉传达效果的设计原则。实验结果说明本文设计系统具有较好的重建准确性和有效性。

4  结  语

本文设计了一种基于视觉传达效果的三维图像虚拟重建系统。为了验证所设计系统的有效性，将本文系统与立体视觉系统三维重建的精度和用户满意度进行对比可知，本文所设计系统具有较好的重建精度和用户满意度。

参考文献

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