基于增强现实的建筑设计仿真系统构思基于增强现实的建筑设计仿真系统原理是将建筑设计虚拟模型和实时拍摄到的建筑周边环境视频流融合在一起，实时组合成虚实融合的漫游场景并以视频流的形式输出。基于增强现实的建筑设计仿真系统，无需对新建筑周边环境进行建模，只需要对建筑设计本身进行建模，通过增强现实的真实对象跟踪注册技术，实现虚拟建筑模型与真实环境几何位置的精准匹配，再对建筑设计虚拟模型进行定位和投影变换，并与真实的周边环境图像进行融合，即可得到新建筑与周边环境融合的仿真效果，基于增强现实的建筑设计仿真系统可以在无需对建筑周边环境建模的情况下，完成建筑设计与周边环境的实时仿真。不仅避免了设计师在仿真时对建筑周边环境的建模，同时由于仿真结果中建筑周边环境是完全真实的，有利于建筑设计师对建筑设计方案做出更合理的评估。该方法在继承了基于虚拟现实的建筑设计仿真技术优点的同时，很好地解决了基于虚拟现实的建筑设计仿真技术现存的两个局限性。


真实对象位置姿态跟踪的实时性及精确度决定了新的建筑设计三维模型与周围环境在融合过程中能否精准匹配。基于增强现实的建筑设计系统关键技术基于增强现实的建筑设计系统关键是实现真实对象位置姿态的跟踪［3］，这是实现虚拟对象在真实场景中定位注册的基础，也是影响虚实融合效果的关键。在本系统中，通过基于标记卡的真实对象位置姿态跟踪代替无规则真实对象位置姿态的跟踪。前者相对于后者，有跟踪算法简单、速度快、实时性好等优点。基于标记卡的真实对象位置姿态跟踪的目标是根据摄像机拍摄的图像序列中任何一幅图像，求取标记卡相对于摄像机的位置和姿态。由于标记卡是固定在被跟踪对象上的，即标记卡的位置姿态可表达真实对象的位置姿态。基于增强现实的建筑设计仿真系统仿真结果本课题以广场中建造欧式凉亭为例，验证基于增强现实的建筑设计系统构思的可行性。硬件系统:HPMID65英寸平板电脑1个(800MHz，521MB内存)、普通USB摄像头1个、标记卡1张。软件系统:1)3DMax建模软件。用于凉亭模型的建立和修改。2)基于增强现实的建筑仿真系统。本仿真系统是基于ARToolKit和OpenGL自主开发。实现标记卡位置和姿态的跟踪，凉亭虚拟模型与建筑周边环境的虚实融合，输入输出视频流实时处理等。在三维建模软件中设计好凉亭三维模型后，设计者可以使用摄像头实时地任意角度地拍摄带标记卡的建筑周边环境，通过基于增强现实的建筑设计仿真系统进行标记卡位置姿态跟踪，求取标记卡相对于相机的位置和姿态。进而通过几何变换得到虚拟凉亭应相对于相机的位置和姿态，并通过虚实融合技术将凉亭模型与建筑周边环境融合。输出结果为实时融合的视频流。设计师可以自由切换视角实时拍摄，即可从不同角度观察到凉亭建成后的效果。


基于增强现实的建筑设计仿真与基于虚拟现实的建筑设计仿真相比具有以下优势:(1)建筑设计师无需对建筑周边环境建模，减轻了设计师仿真时的建模工作量，缩短了建筑设计周期;(2)最后输出的结果中，周边环境是真实的，有利于设计师对建筑设计方案做出更合理的评估。基于增强现实的建筑设计仿真系统中需要大量的计算完成真实对象位置姿态的跟踪，这使得该技术对所运行的计算机硬件有一定的要求。如何优化算法，降低该技术对计算机硬件的要求，是决定该技术走向成熟应用的重要因素之一。其次，目前基于增强现实的建筑设计仿真系统使用基于标记卡的真实对象位置姿态跟踪技术。在使用过程中必须将标记卡固定在被跟踪对象上才可以实现位置姿态的跟踪，这在一定程度上限制了基于增强现实的建筑设计仿真技术的应用。如何实现快速高效的非标记卡真实对象位置姿态的跟踪是今后的研究方向之一。此外，虚拟三维模型的渲染模型是由设计师根据经验指定的，如何通过图像处理技术，从实时拍摄的图像序列中提取真实世界的信息来初始化渲染模型，使得虚拟三维模型在渲染之后得到最真实的渲染结果，是该领域的另外一个研究方向［5］。


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