·394 智能系统学报 第7卷 用的神经网络和支持向量机等都需要重新训练，难 法向量图是确定场景光照方向不可或缺的条件，在 以满足系统实时性和实用性的要求。 图像中的最亮点处，表面法向量方向与光源的光照 2)不适用于户外动态场景.由于户外光源的复 方向相同.物体表面法向量图是由物体表面光学反 杂性和户外场景的随机性，一些室内情况下可以使 射特性决定的.场景中物体的表面可能同时具有漫 用的光照参数估计方法不能直接推广到户外使用. 反射和镜面反射的特性，不能简单地假设物体表面 目前绝大多数光照方向估计方法仅适用于室内静态 只具有单一的光学反射特性.准确重建出场景中物 场景或者户外缓慢变化的场景，不适用于户外动态 体表面的光学反射特性，再结合视点位置和物体的 场景，适用范围受到限制. 三维几何信息，就可以估算出场景中的光照方向.因 针对上述问题，在未来一段时间内，光照方向估 此对场景中任意物体表面光学反射特性的建模，是 计问题的研究可以从以下几个方面展开. 项具有挑战性和重要意义的研究工作 1)采用CPU+GPU模式.图形处理器(raphics 在增强现实系统中实现良好的虚实融合效果， processing unit,GPU)的运算性能近l0年来大大提 需要根据场景图像估算出光照参数.户外光照方向 高，其应用已经从矩阵计算、实时渲染和并行图像处 估计方法的研究，是当今增强现实技术领域的研究 理等传统领域过渡到通用计算领域？49，利用GPU 热点和难点，现有的各种方法离实际应用还有一段 的并行计算能力，将光照方向估计方法中可以并行 距离.因此，在未来一段时间内，还需要在这一领域 运算的模块移植到GPU上，分担CPU的负荷，可以 进行更加深入细致的研究. 提高系统运行效率.通用GPU具有多核流水线 参考文献： 处理架构和全局、本地内存层次体系，如何进行光照 方向估计算法的任务分解、并行编程、映射到通用 [1]朱淼良，姚远，蒋云良.增强现实综述[J].中国图象图形 GPU的渲染单元、子任务调度以及减少内存层次之 学报，2004,9(7)：767-774. 间的数据传输等，都需要深人研究， ZHU Miaoliang,YAO Yuan,JIANG Yunliang.A survey on 2)适用于户外动态场景的实时光照方向估计 augmented reality [J].Joumal of Image and Graphics, 2004,9(7):767-774 方法.对于工作于户外环境的增强现实系统来说，视 [2]赵沁平.虚拟现实综述[J].中国科学F辑：信息科学， 点会随着用户走动而发生改变，场景也会随之变化， 2009,39(1):246. 因此场景是动态变化的.对于动态场景而言，场景中 ZHAO Qinping.Overview of virtual reality [J].Science in 物体的几何尺寸、表面反射率在绝大多数情况下是 China Series F:Information Sciences,2009,39(1):2-46. 未知的，一些室内情况下可以使用的光照参数估计 [3]科技部863计划信息技术领域办公室.国家高技术研究 方法不能直接推广到户外使用.在这种解算模型复 发展计划(863计划)信息技术领域“虚实融合的协同工 杂、缺少必要信息的情况下，使用神经网络等人工智 作环境技术与系统”重点项目申请指南[EB/OL] 能方法是较好的解决思路.例如，不同于传统的人工 (2008-11-19）[2012-04-20].htp:/www.most.gov.cn/ 神经网络，脉冲耦合神经网络是第3代神经网络的 tztg/200811/P020081217461996567919.pd. 一个重要分支，是以模仿猫、猴等小型哺乳动物的大 [4]全红艳，王长波，林俊隽.基于视觉的增强现实技术研究 脑视觉皮层神经元同步脉冲发放现象作为工作机 综述[J].机器人，2008,30(4)：379-384， 制，具有类似人类的视觉神经功能51们.而且，脉冲耦 QUAN Hongyan,WANG Changbo,LIN Junjuan.Survey of vision-based augmented reality technologies [J].Robot, 合神经网络是单层模型神经网络，不需要训练过程 2008,30(4):379-384. 即可实现模式识别、图像分割和目标分类等，因此非 [5]刘艳丽.室外场景的光照分析研究[D].杭州：浙江大学， 常适合实时图像处理环境5241.对于户外增强现实 2009:1-2. 系统而言，如果网络参数设置合理，就可以通过脉冲 LIU Yanli.Illumination estimation of outdoor scenes[D]. 耦合神经网络实时地估算出户外动态场景中的光照 Hangzhou:Zhejiang University,2009:1-2. 方向. [6]常勇，何宗宜.户外增强现实技术及其在地下管网3维 3)任意物体表面光学反射特性建模.物体表面 可视化中的应用[J].测绘通报，2005,51(11)：54-57