基于图像绘制的虚拟场景构造是近几年来虚拟现实技术研究的热点,它以计算机视觉和图像处理等学科的理论和方法为基础,利用简单的图像合成代替基于三维几何的建模和渲染。因此,在构造真实感场景和绘制速度上,基于图像绘制技术与传统的基于几何绘制技术相比较有很大的独特优势。其中全景图拼接技术的研究是虚拟场景沉浸感的一个关键因素,已经成为虚拟现实和计算机视觉中一种重要的场景表示方法。针对现有主流虚拟场景都是基于柱面全景图构建,从而存在俯仰方向视角受限的问题。本文采用球面全景图来构建虚拟场景,如何实现虚拟场景中的全方位观察,是虚拟实景空间研究的关键问题。本文围绕这个问题开展工作,主要的研究内容如下:1.构建一个基于球面全景图的节点网络状虚拟场景模型。该模型是把球面全景图作为节点(视点),按照空间中相应的位置关系,使场景中的每个节点通过空间链与其他节点链接构造而成。并且每个节点都有16个方向的路径,而一般的网格型虚拟场景系统只有8个方向的路径。2.利用双线性插值算法解决球面投影变形。对于投影过程中的变形问题,利用双线性插值算法,采用反向计算进行解决。也就是利用反投影公式计算投影后图像的所有像素值,之后根据每一个投影后的像素在投影图像中的位置计算出它在源图像中对应的位置,再用双线性插值求出实际的像素值。通过实验证明此方法可较好地解决球面投影变换中的变形问题。3.实现球面全景图像的拼接。本文构造的球面全景图是通过三层图像整合而成。在配准阶段,提出了一种基于特征点的灰度相关,由粗到精的图像配准方法。并根据球面投影图的平面展开图形状,对平视层上的球面投影图采用自动提取特征点拼接,俯、仰视层的球面投影图则采用手动提取特征点的半自动拼接。最终生成的全视角球面全景图具有较好地视觉效果。