动态水面数据采集与重建方法

来源：软件学报杂志2016年第10期北京时间：

作者：邹玲,齐越,赖舜男

单位：邹玲，北京大学 信息科学技术学院图形与交互技术实验室, 北京 100871;北京电影学院 数字媒体学院, 北京 10008811,齐越，虚拟现实技术与系统国家重点实验室(北京航空航天大学), 北京 10019102,赖舜男，北京大学 信息科学技术学院, 北京 10087103

摘要：自然现象模拟是计算机图形学中的一个重要研究热点.如何快速、逼真地模拟自然现象是此类研究的主要目的.传统的解决思路大多采用基于物理的建模方法，而随着采集设备的快速发展，基于采集图像的重建方法得到了广泛关注与研究.以液体为研究对象，总结了近年来基于采集图像的重建方法的部分研究成果.针对动态水面，提出了一种动态水面数据采集与重建方法.首先，设计并搭建一套基于多相机的动态水面数据采集系统，采集得到多视图下不同水面运动现象的连续帧图像.其次，通过提取采集图像序列中每幅图像的亚像素级特征点，进行特征点匹配并建立特征点与物理空间中三维点的映射关系.然后，结合水介质的光学折射特性迭代求解水面上三维点阵的高度场和法向量.最终获得动态水面的重建结果.实验结果表明，该方法能够快速生成与采集水面可视效果相近的三维重建结果，可在计算机游戏、医学、科学研究可视化等领域具有应用前景.

关键词：自然现象模拟;动态水面;基于采集图像;数据采集系统;立体折射原

基金资助：国家自然科学基金（61232014，61421062，61173080，61472010，61272348，61572054）；国家科技攻关计划（2013BAK03B07，2014BAK18B01）