摘要：随着虚拟现实(Virtual Reality,VR)技术的大力发展,各行各业的应用场景均与其进行了深度融合,数字化场景构建效率和场景运行流畅性成为了虚拟现实领域的重点研究方向。本文结合虚拟现实技术,以青海省数字石窟寺作为研究对象,分析和研究了数字石窟寺场景快速构建和场景优化方面的关键技术,并分别从单目图像深度估计、图像超分辨率重构和场景LOD优化三个方面提出了新的解决方案,主要研究内容及创新点如下: (1)本文提出一种改进的基于Lap Depth网络结构的单目图像深度估计技术,通过单目相机对青海石窟寺的文物拍摄之后,采用改进的模型能够高效估计图像序列对应的深度图,从而为基于体素的三维建模工作提供基础。对比基线Lap Depth的实验数据显示,本文提出的模型在公共数据集中获得了更优的性能,在KITTI数据集中RMSE误差降低了45.36%,a1准确度提高了2.25%,a2准确度提高了0.64%、在NYUDv2数据集中RMSE误差降低了47.05%,a1准确度提升了4.48%,a2准确度提升了1.65%。 (2)本文提出一种基于多尺度特征融合的图像超分辨率重构技术,经过带有注意力机制和膨胀卷积的多个深度可分离卷积块并行提取深层次多尺度特征信息,并通过逐层合并以及上采样重构恢复出高清图像,解决了石窟寺由于自然原因导致部分壁画类文物拍摄后分辨率不足的问题。对比基线SRGAN的实验数据显示,本文提出的模型在公共数据集中表现出了更优的性能,在Set5数据集中PSNR提升了13.27%,SSIM提升了11.24%,MOS提升了3.09%。 (3)本文提出一种改进的QEM算法以及相应的快速Lo D技术,通过优化二次误差矩阵最小收缩代价的边坍缩简化规则,在模型Mesh简化中优先保留曲率变化较大部分的细节特征,从而获得更优的简化性能。在数字石窟寺场景优化中,对比传统LOD技术的实验数据显示,采用快速LOD技术,内存利用率降低了4.92%,顶点数和三角面数分别降低了4.82%和6.26%,平均帧率提高了15.77%,项目导出安装包的大小降低了4.89%。 本文以数字石窟寺场景构建中的资源处理和场景优化为出发点,提出了针对性的解决方案,为数字石窟寺场景快速构建和运行流畅性优化提供了理论基础和新的思路。

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作者： 杨鑫

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学位： 硕士

年份： 2024

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