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第1部分 3D（立体）视频通信的应用1

1 远程呈现的历史3

1.1 绪论3

1.2 身临其境的艺术：Barker的全景画5

1.3 全景电影与全息探测7

1.4 虚拟环境9

1.5 远程操作和远程机器人技术11

1.6 远程通信12

1.7 结论13

参考文献14

2 三维电视广播16

2.1 绪论16

2.2 三维电视研究的历史16

2.3 一种现代的三维电视技术19

2.3.1 与立体视频链的比较19

2.4 立体视图合成21

2.4.1 三维图像变形21

2.4.2 “虚拟”的立体相机22

2.4.3 不遮挡问题24

2.5 三维成像的编码25

2.5.1 人的因素实验26

2.6 结论27

致谢27

参考文献27

3 内容创作和后期制作中的三维图形29

3.1 绪论29

3.2 当前的真实和虚拟场景内容合成技术30

3.3 动态场景中三维模型的产生33

3.4 真实和虚拟场景间双向接口的实现35

3.4.1 头部跟踪37

3.4.2 依赖视觉的展示38

3.4.3 掩模生成38

3.4.4 纹理39

3.4.5 冲突检测39

3.5 结论40

参考文献40

4 自由视点系统42

4.1 自由视点系统概述42

4.2 图像域系统44

4.2.1 眼视光学44

4.2.2 三维电视45

4.2.3 自由视点播放45

4.3 光线—空间系统45

4.3.1 FTV（自由视点电视）45

4.3.2 鸟瞰系统46

4.3.3 光场摄像机系统48

4.4 表面光场系统49

4.5 基于模型系统50

4.5.1 3D Room50

4.5.2 三维视频51

4.5.3 多纹理53

4.6 全景摄影系统54

4.6.1 NHK系统54

4.6.2 1D-Ⅱ三维显示系统55

4.7 结论56

参考文献56

5 沉浸感视频会议59

5.1 绪论59

5.2 视频会议远程呈现技术60

5.3 基于共享圆桌概念的多方交流62

5.4 沉浸感视频会议实验系统65

5.5 研究前景和趋势68

参考文献69

第2部分 三维数据的表达及处理73

6 多视角几何基础73

6.1 绪论73

6.2 针孔相机几何73

6.3 对极几何75

6.3.1 介绍75

6.3.2 对极几何76

6.3.3 校正79

6.3.4 三维重构81

6.4 N视图几何82

6.4.1 三视图几何83

6.4.2 三焦距张量84

6.4.3 多视图约束85

6.4.4 来自N视图的未校准重构86

6.4.5 自动校准87

6.5 结论87

参考文献88

7 立体分析90

7.1 双目立体分析90

7.1.1 标准基于区域立体分析91

7.1.2 快速实时算法94

7.1.3 后处理96

7.2 三个或更多摄像机的视差98

7.2.1 比较双摄像机和三摄像机视差99

7.2.2 三视图匹配搜索100

7.2.3 后处理101

7.3 结论102

参考文献102

8 三维模型体的重建105

8.1 绪论105

8.2 利用轮廓提取形状（shape-from-silhouette）106

8.2.1 立体模型渲染107

8.2.2 体素的八叉树表示法109

8.2.3 利用轮廓进行相机校准110

8.3 空间切割111

8.4 对极图像分析113

8.4.1 水平照相机运动114

8.4.2 图像立方体轨迹分析115

8.5 结论118

参考文献118

9 视图合成及渲染的方法120

9.1 全光函数120

9.1.1 对全光函数的采样121

9.1.2 全光采样的记录122

9.2 基于图像的视图合成方法的分类122

9.2.1 视图渲染中的视差效应123

9.2.2 IBR系统分类124

9.3 不使用几何信息的渲染126

9.3.1 Aspen Movie-Map系统126

9.3.2 Quicktime VR126

9.3.3 中心透视全景127

9.3.4 流形拼接128

9.3.5 同心拼接129

9.3.6 交叉狭缝全景130

9.3.7 光场渲染130

9.3.8 流明图131

9.3.9 光线空间131

9.3.10 相关技术132

9.4 采用几何信息补偿的渲染132

9.4.1 基于视差的插值133

9.4.2 图像转移方法134

9.4.3 基于深度的外推134

9.4.4 分层深度图135

9.5 依据近似几何信息的渲染136

9.5.1 平面场景近似136

9.5.2 视图相关几何与纹理137

9.6 动态IBR的近期趋势138

参考文献139

10 三维音频采集和分析142

10.1 绪论142

10.2 音频回波控制143

10.2.1 单声道回波控制143

10.2.2 多声道回波控制145

10.3 传感器放置147

10.4 声源定位148

10.4.1 概述148

10.4.2 实时系统和一些结果149

10.5 语音增强150

10.5.1 多声道语音增强151

10.5.2 单声道噪声去除152

10.6 结论155

参考文献155

11 编码及标准化157

11.1 绪论157

11.2 图像和视频编码的基本策略157

11.2.1 图像预测编码158

11.2.2 图像和视频的变换域编码159

11.2.3 视频的预测编码161

11.2.4 视频序列的混合MC/DCT编码162

11.2.5 基于上下文的视频编码163

11.3 编码标准163

11.3.1 JPEG和JPEG 2000163

11.3.2 视频编码标准164

11.4 MPEG-4概述165

11.4.1 MPEG-4系统166

11.4.2 BIFS166

11.4.3 自然视频167

11.4.4 自然音频167

11.4.5 SNHC168

11.4.6 AFX169

11.5 MPEG 3DAV部分170

11.5.1 全方位视频170

11.5.2 自由视点视频172

11.6 结论172

参考文献173

第3部分 三维再现177

12 三维显示中人的因素177

12.1 绪论177

12.2 人类的距离感178

12.2.1 双眼视差178

12.2.2 会聚和聚焦180

12.2.3 非对称双眼视觉的合成180

12.2.4 个体差异181

12.3 立体图像产生和显示原理182

12.4 观看立体图像时导致不适的原因183

12.4.1 梯形失真和深度平面弯曲183

12.4.2 放大和缩小效应184

12.4.3 切形变185

12.4.4 串扰185

12.4.5 尖桩篱栅效应和图像晃动186

12.5 理解立体图像质量评定186

参考文献187

13 三维显示设备189

13.1 绪论189

13.2 立体视觉190

13.3 三维显示设备的分类190

13.4 辅助观看三维显示技术191

13.4.1 色彩复用（补色立体图）显示器191

13.4.2 偏振复用显示器192

13.4.3 时间复用显示器192

13.4.4 方位复用显示器193

13.5 自由立体显示技术194

13.5.1 电子全息技术194

13.5.2 体立体显示器195

13.5.3 方向复用显示器196

13.6 结论207

参考文献207

14 混合实境（MR）显示210

14.1 引言210

14.2 MR技术上的挑战212

14.3 人类视觉空间和MR显示213

14.4 自然和合成世界的视觉综合214

14.4.1 自由曲面表面棱镜HMD214

14.4.2 波导全息HMD214

14.4.3 虚拟视网膜显示器215

14.4.4 可变定位式HMD215

14.4.5 阻挡处理式HMD216

14.4.6 影像透视式HMD217

14.4.7 头戴式投影显示器217

14.4.8 自由观看MR显示器218

14.5 桌面和手持式MR系统示例220

14.5.1 带有多模式交互作用的混合二维／三维桌面MR系统220

14.5.2 基于视频跟踪的无标记移动MR显示器221

14.6 结论224

参考文献225

15 空间音频和三维音频渲染227

15.1 绪论227

15.2 空域声音感知的基础227

15.2.1 方向感知227

15.2.2 距离感知229

15.2.3 鸡尾酒会效应229

15.2.4 评述229

15.3 空域声音再现229

15.3.1 离散多通道扬声器再现229

15.3.2 双耳再现232

15.3.3 多对象音频重现232

15.4 视听一致性235

15.5 应用236

15.6 结论和展望237

参考文献237

第4部分 三维数据传感器241

16 基于传感器的深度检测241

16.1 绪论241

16.2 基于三角测量的传感器242

16.3 基于飞行时间的传感器244

16.3.1 脉冲波245

16.3.2 基于连续波的传感器246

16.3.3 总结247

16.4 焦平面阵列248

16.5 其他方法249

16.6 应用实例249

16.7 前景展望250

16.8 结论251

参考文献252

17 混合实境的跟踪和用户界面253

17.1 绪论253

17.2 跟踪254

17.2.1 机械跟踪器254

17.2.2 听觉跟踪器254

17.2.3 惯性跟踪器255

17.2.4 磁性跟踪器256

17.2.5 光学跟踪器256

17.2.6 基于视觉的跟踪器257

17.2.7 混合跟踪器259

17.3 用户界面259

17.3.1 可触摸用户界面260

17.3.2 基于姿势的界面261

17.4 应用262

17.4.1 移动应用262

17.4.2 合作应用263

17.4.3 工业应用264

17.5 结论265

参考文献265

中英文词汇对照表269