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汽车模型的外形设计与评估是汽车制造业非常重要的环节,往往决定了其在销售阶段的成败。由于实物制造的成本昂贵、设计周期很长,采用虚拟制造(Virtual Manufacturing)成为理想的技术手段。然而汽车的运动模拟需要一个非常复杂的动力学模型,因此对汽车外形的设计作出一个准确的评估需要综合考虑汽车的运动姿态和轨迹信息。针对上述问题,目前有几种解决方案。一种是采用虚拟现实(Virtual Reality)的技术对汽车模型进行设计与评估,这种方法需要对整个三维场景、光照等进行建模,并且对汽车运动的模拟是采用基于物理的方式对汽车在发动、转弯、加速、减速等各个状态建立动力学模型。这些就使得汽车运动的模拟及外形评估变得非常复杂,而不能达到解决问题的初衷。另一种解决方案是采用增强现实(Augmented Reality)的技术。这种技术可以将汽车模型实时地融合到观察者所观察到的场景中,给人一种真实的交互性体验。但就目前的发展来看,摄像机定标、绘制与合成及光照的采集和恢复等技术还远不能达到增强现实的实时性要求。正是由于上述原因,我们提出了一种新的基于增强视频(Augmented Video)的汽车外形设计与评估的技术,将虚拟汽车模型融合到一个真实的已拍摄好的视频序列中,使用户能够在真实的环境中去感受汽车模型的外形设计。而虚拟汽车的运动姿态和轨迹信息是从一段包含真实汽车运动的视频序列中去获取。具体地,我们首先拍摄一段包含小汽车行驶的视频序列,从中跟踪小汽车的特征点和背景的特征点,并由此推断出小汽车的运动姿态和轨迹信息。其次,按照小汽车的运动姿态和轨迹,我们提出了一种间接式的建模方法,对汽车的车轮转动模型和地面进行有效而简洁的建模。这种间接式的建模方法可以真实地模拟虚拟汽车车轮的转动情况,使得整个汽车的运动更客观、更符合实际。最后,按照小汽车的运动姿态,采用真实场景的光照信息,绘制具有高度真实感的虚拟汽车的图像,并用其取代原视频序列中的真实小汽车。与其他方法相比,本文所提出的基于增强视频的方法具有以下几个优点:●不需要知道汽车运动的物理模型,汽车的运动姿态直接来源于真实视频,因此适用范围广,不受任何限制。●能够容易地模拟出很多物理模型难以描述的汽车运动姿态,如路面不平、道路弯曲等导致的汽车姿态的微妙变化。●能够将虚拟汽车融入到真实场景中去,从而更全面、准确、客观地评估汽车模型及其性能。实验结果表明,基于增强视频的方法能够真实准确地模拟出汽车的运动姿态和轨迹,将汽车很好的融合到真实的视频序列中去,给人一种真实的感官体验,对汽车模型的设计和评估具有重要的意义。