远程沉浸式虚拟奥运博物馆关键技术研究-浙江大学课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,远程沉浸式虚拟奥运博物馆关键技术研究,浙江大学CAD&CG国家重点实验室,南京大学多媒体技术研究所,国家体育总局体育科学研究所,远程沉浸式虚拟奥运博物馆关键技术研究浙江大学CAD&CG国,一 项目背景和研究意义(1),在申奥时，提出建立“虚拟奥运博物馆”的计划01年2月,在获得奥运会主办权后，把该项目列入行动计划01年9月,“虚拟奥运博物馆”是虚拟现实与数字博物馆技术的结合，它通过数字化和网络技术，介绍奥运历史、赛事等内容。,图：位于瑞士洛桑的奥林匹克博物馆（外景）,图：位于瑞士洛桑的奥林匹克博物馆（内部）,一 项目背景和研究意义(1)在申奥时，提出建立“虚拟奥运博物,一 项目背景和研究意义(2),介绍奥运的历史、发展，让中国人更加了解奥运。,充分展示中华古代体育文明，让世界更加了解中国。,为科技奥运服务，促进一系列相关技术的发展与进步。,图：洛桑奥林匹克博物馆中关于北京的介绍,图：,中国古代体育项目马球,一 项目背景和研究意义(2)介绍奥运的历史、发展，让中国人更,二 相关研究工作及存在的问题(1),数字博物馆利用计算机技术，对博物馆中的展示对象进行数字化，可以从时间、空间上对实物展品进行延伸。,借助三维、全景摄影等现代化手段，观众可从不同角度欣赏观察展品。,数字博物馆还增加了观众的选择性，变“给你看什么就看什么”为“我想看什么就看什么”。,数字博物馆已在国内外广泛应用。,二 相关研究工作及存在的问题(1)数字博物馆利用计算机技术,二 相关研究工作及存在的问题(2),古代奥林匹克虚拟博物馆,美国Dartmouth College,奥运博物馆DVD/VCD洛桑,现有系统的不足：,*以二维图片或视频形式展示的比较多。,*缺乏对运动项目的虚拟展示和仿真。,*系统的交互性不够。,*虚拟展品的绘制质量不高。,*有些系统是单机运行的。,图：,古代,奥林匹克运动场教堂遗迹,图：,虚拟漫游系统,二 相关研究工作及存在的问题(2)古代奥林匹克虚拟博物馆,三 研究内容(1),1 建模与实时绘制技术,2 数字博物馆的交互技术,3 运动项目虚拟展示与虚拟人技术,4 面向数字博物馆的数据存储与检索,5 虚拟奥运博物馆原型系统,三 研究内容(1)1 建模与实时绘制技术,1建模与实时绘制技术,(1)几何和图像的多分辨率表示,(2)基于图像/视频的建模和绘制,(3)实时绘制算法研究,三 研究内容(2),1建模与实时绘制技术三 研究内容(2),2数字博物馆的交互技术,(1)基于虚拟化身的人,-,机交互,(2)协同交互技术,(3)远程交互和多平台接口,三 研究内容(,3),2数字博物馆的交互技术 三 研究内容(3),3运动项目虚拟展示与虚拟人技术,(1)虚拟人体建模及参数化技术,(2)运动控制技术,(3)运动库的构建,三 研究内容(,4),3运动项目虚拟展示与虚拟人技术三 研究内容(4),4面向数字博物馆的数据存储与检索,(1)有效的多媒体数据存储结构,(2)基于网格环境的数据存储与管理,(3)基于内容的检索（图像、视频检索）,5虚拟奥运博物馆原型系统,(1)基于网格环境的虚拟博物馆的体系结构,(2)虚拟奥运场馆的漫游,(3)体育运动相关游戏,三 研究内容(5),4面向数字博物馆的数据存储与检索三 研究内容(5),四 关键问题与技术路线(1),（1）虚拟环境的实时绘制技术,（2）虚拟奥运博物馆中的交互技术,（3）虚拟人运动控制及运动项目的逼真展示,（4）基于奥运特征的多媒体信息的高效存储与检索,（5）虚拟奥运博物馆的体系结构及原型系统的实现,四 关键问题与技术路线(1)（1）虚拟环境的实时绘制技术,（1）虚拟环境的实时绘制技术,*,对复杂场景使用基于图像的绘制技术，包括全景图和基于单张照片的漫游；,*使用基于视频的绘制技术，合成任意视点的图象，满足交互和个性化需求；,*使用多细节层次模型和GPU的方法来加快绘制速度。,（2）虚拟奥运博物馆中的交互技术,*,在系统中提供一个虚拟向导，她负责导引用户在虚拟环境中进行浏览，可以与虚拟化身（代表用户）进行交互。,*考虑到多个用户有时需要相互对话和讨论，将,VRML,技术与,Java,等其它技术结合，提高,Internet,环境下协同环境的交互性。,四 关键问题与技术路线(2),（1）虚拟环境的实时绘制技术四 关键问题与技术路线(2),（3）虚拟人运动控制及运动项目的逼真展示,*从多种数据源（三维扫描仪器、交互式造型工具、照片）建立人体模型；,*基于运动捕获数据的运动控制方法；,*建立运动信息库，并对运动项目进行模拟。,（4）基于奥运特征的多媒体信息的高效存储与检索,*作为现有博物馆的藏品，其描述是非常准确和充分的。因此，大部分信息检索需求可以通过对藏品标注的信息进行全文检索处理来服务。,*根据奥运媒体内容的特殊性，选择一套独特的特征集合，来完成基于内容的信息检索处理。,四 关键问题与技术路线(1),（3）虚拟人运动控制及运动项目的逼真展示四 关键问题与技术路,四 关键问题与技术路线(4),（5）虚拟奥运博物馆的体系结构及原型系统的实现,*,综合利用原始录像资料、动画、多语言解说、互动点播等多种手段，以三条线性内容,(,时间线、事件和人物线、,文物和艺术品线,),为观众进行展示。,*,开发普适性的三维展厅生成工具，提供一种信息集成的手段，同时与页面、视频、声音、动画等其它媒体展现方式有机融合。,*,利用,Globus,提供的网格支持提供自治的资源管理和任务调度机制；使用,多种,数据网格技术，开发适用于虚拟博物馆数据分布存储的数据网格中间件。,*考虑到不同系统的带宽以及登录设备的特性（如屏幕大小，分辨率，计算速度等），需要支持特定于设备类型的远程交互机制。,四 关键问题与技术路线(1),四 关键问题与技术路线(4)（5）虚拟奥运博物馆的体系结构及,五 特色和创新之处,（1）,基于视频的任意视点的场景漫游。,系统允许用户从多个视点观看比赛场景，增加用户对比赛的体验。,（2）,运动项目的逼真展示。,基于虚拟人及其运动控制技术，对多种运动项目进行交互式的虚拟展示。,（3）支持多平台的接入设备。,在使用PC平台时，为了增加虚拟奥运场景的真实感，提供基于GPU的实时阴影生成。,（4）,友好的用户界面和交互性。,Avatar使得界面人性化，交互更具亲切感；另外，还多个用户的支持协同交互。,（5）,集知识介绍、运动体验和娱乐于一体,。在介绍具体项目时，增加一些游戏特征，做到寓教于乐。,五 特色和创新之处（1）基于视频的任意视点的场景漫游。系统允,六 年度研究计划及预期成果(1),2006年度：,（1）对本项目研究进行需求分析，总体规划和可行性分析,（2）设计虚拟奥运博物馆的体系结构,（3）设计有效的多媒体数据存储结构,（4）研究基于流媒体技术的多媒体数据播放,（5）研究基于内容的检索(图像，视频),（6）基于网格的分布数据存储管理和可视计算,(7),在,2006,年虚拟系统与多媒体国际会议,VSMM 2006,上组织一个有关数字博物馆的专题讨论会,六 年度研究计划及预期成果(1)2006年度：,六 年度研究计划及预期成果(2),2007年度：,（1）几何和图像的多分辨率表示,（2）实时绘制和阴影算法研究,（3）虚拟人体建模及参数化技术,（4）运动控制，行为动画与虚拟人群仿真,（5）体育运动相关游戏,（6）实现虚拟奥运博物馆原型系统（第一版）,六 年度研究计划及预期成果(2)2007年度：,六 年度研究计划及预期成果(3),2008年度：,（1）基于视频的建模和绘制算法,（2）虚拟化身技术的研究,（3）协同交互和远程交互技术,（4）实现虚拟奥运博物馆原型系统（第二版）,（5）基于主动兴趣管理的可扩展性技术,（6）几何数据压缩与实时图形传输,六 年度研究计划及预期成果(3)2008年度：,六 年度研究计划及预期成果(4),2009年度：,(1)奥运场馆漫游系统,（2）分布式并行绘制算法的研究,（3）体育运动库的构建,（4）虚拟奥运博物馆原型系统的完善,（5）整理资料，进行项目的总结、验收或鉴定,（6）,组织一次虚拟奥运博物馆的国际研讨会,六 年度研究计划及预期成果(4)2009年度：,六 年度研究计划及预期成果(5),预期研究成果：,(1)在理论和算法方面,争取在理论的原始创新方面取得重大突破，获得多项目原创性研究成果，为数字博物馆提供可供参考的理论、方法与技术实施方案。具体的研究成果集中表现为高质量的学术论文、专著以及专利。,（2）,在系统开发方面,建立起一个支持远程交互的虚拟奥运博物馆原型系统。原型系统的建立将为验证本项目研究方案、方法的可行性和有效性提供实验环境。结合,2008,北京奥运会，从其他渠道争取更多的经费，使虚拟奥运博物馆向实用化方向发展。,六 年度研究计划及预期成果(5)预期研究成果：,七 研究基础与工作条件,1 研究队伍,总计：参加人员共,20,人，其中教授和博导5人，副教授 4人,主要人员：,潘志庚，男，1965生，博士，浙江大学CAD&CG国家重点实验室研究员，博导。,石教英，男，1937年生，浙江大学CAD&CG国家重点实验室教授，博导。,孙守迁，男，1963年生，博士，浙江大学现代工业设计研究所所长，教授，博导。,潘金贵，男，1952年生。南京大学多媒体计算机研究所教授，博导。,金小刚，男，1968年生，博士，浙江大学CAD&CG国家重点实验室研究员，博导。,武港山，男，1966年生。博士，南京大学多媒体计算机研究所副教授。,李祥臣，男，1974年生，硕士，副研究员，国家体育总局体育系统仿真实验室,张 林，男，1955生，浙江大学体育系副教授，硕士导师。,姜晓红，女，1966年生，博士，浙江大学计算机系副教授。,七 研究基础与工作条件1 研究队伍,七 研究基础与工作条件,2 工作基础（,浙江大学）,*,从,1993,年开始研究虚拟现实、分布式虚拟环境和实时图形绘制，取得众多研究成果，发表一批高水平的国际期刊论文，在国内居于领先水平。,*,近年来先后共承担国家自然科学基金、国家,973,计划子课题、国家,863,计划等研究项目10余项目，为开展本项目的研究,打下了很好的基础,。,*国家体育总局备战2008年奥运会重点科研攻关项目“艺术体操集体项目成套动作编排价值与创新的研究”中关于虚拟人的研究为本项目提供了前沿性的探索研究,。,*,和国家体育总局体科所的研究人员合作，研究开发了多个与体育有关的产品原型系统，包括虚拟保龄球系统、CAVE中的虚拟乒乓球，移动平台上的台球游戏，大型团体操虚拟演练系统,。,七 研究基础与工作条件2 工作基础（浙江大学）,七 研究基础与工作条件,2 工作基础（,浙江大学,）,*,在人体动画和虚拟人运动编辑平台方面，也开展了一些研究工作，实现了多种动作生成算法，并实现了一个简单的虚拟人运动编辑平台。,*浙大体育系在体育运动的虚拟展示、多媒体教学光盘的设计等方面有很好的基础。开发了篮球、排球等多个项目的多媒体光盘，在全国发行。,*,浙江大学在1999年建成国内第一家CAVE，并自行研制了基于高性能连网PC的多屏幕投影虚拟环境，并实现了虚拟博物馆原型系统。,七 研究基础与工作条件2 工作基础（浙江大学）,七 研究基础与工作条件,2 工作基础（,南京大学）,*,从,2000,年开始研究直观方便的三维对象操纵技术以及虚拟空间漫游技术，并在此基础上开发了虚拟展览馆软件，该软件为展览馆提供了平面布局、展厅布置、展品管理以及虚拟参观和交互四大功能。,*,参与“中国大学数字博物馆关键技术研究”项目的过程中，进一步将虚拟展览馆软件开发成有机融合图形图像、语音解说、网页等各种媒体形式与三维展馆空间等表现方式的集成工具,。,*负责863项目“面向奥运的多语言信息服务系统专题中面向内容管理的Web页面智能处理技术子项”。,*参与了2005年教育部科技基础条件平台项目“中国大学数字博物馆共享平台和规范标准”，提出了多个