论文摘要
随着计算机图形学相关理论及计算机图形硬件的快速发展，以计算机图形学为重要理论基础的虚拟现实和增强现实技术也取得了长足的进步，并且受到了人们越来越多的关注，成为计算机仿真领域研究的热点。传统增强现实系统中虚拟物体和真实背景之间存在较为明显的视觉差异，不能够给予用户良好的真实的体验。本文针对这一点，将非真实感绘制的方法引入到增强现实系统中，提出了一种借助非真实感绘制技术的水彩画风格的增强现实技术，该方法较大程度的减少了虚拟物体和真实背景之间的视觉上的差异,比较好的解决了视觉感官上虚实无缝结合的问题。本文还对在虚拟现实和增强现实系统中经常出现的三维树木元素进行了仿真模拟，取得了理想的效果。水彩画风格的增强现实技术很好的消除了计算机生成的虚拟物体与摄像机采集的真实背景之间的视觉差异。该方法总体分为颜色区域简化和线条提取两个部分。在颜色区域简化部分通过使用二维Voronoi图处理AR视频帧得到近似水彩画效果的视频帧，该步骤通过简化视频帧的颜色信息使得虚拟物体和真实背景风格化融合。轮廓提取部分将对原视频帧采用线条提取算法提取轮廓线，以模拟水彩画中风格化的线条，最后将提取得到的轮廓叠加到第一步处理后得到的视频帧并作为最终图像输出。实验结果表明输出画面细腻，虚与实融为一体，能够给予用户更加真实的视觉体验。植物是虚拟现实和增强现实系统中不可或缺的重要元素，如何高效且逼真的模拟植物是计算机图形学亟需解决的课题。本文通过OpenGL纹理映射和递归算法对虚拟现实中经常出现的三维树进行了模拟。采用纹理映射的方法使得模拟结果更好的实现了树木的细节部分，模拟结果更为细腻逼真，模拟结果是基于三维空间坐标系的，因此可以利用OpenGL中相关的渲染函数对结果做进一步的处理。