第7卷第5期 智能系统学报 Vol.7 No.5 2012年10月 CAAI Transactions on Intelligent Systems 0ct.2012 D0I:10.3969/j.issn.1673-4785.201204016 网络出版t地址：htp://www.cnki.net/kcma/detail/23.1538.TP.20120907.1706.002.html 增强现实光照方向估计方法评述与展望 郑毅123，郑苹4 (1.南京航空航天大学民航/飞行学院，江苏南京210016；2.山东工商学院信息与电子工程学院，山东烟台 264005;3.山东工商学院智能信息处理山东省高校重点实验宝，山东烟台264005；4.华中科技大学图像识别与人 工智能研究所，湖北武汉430074)】 摘要：光照一致性是增强现实中实现虚实融合的重要方面，实时地估计出户外场景中的光照方向，对实现户外场 景光照一致性和增强真实感具有重要意义.针对光照方向估计问题，首先归纳了户外场景光照方向估计的特点，把 现有的光照方向估计方法分为借助光测球等特殊标定物的估算方法、立体视觉法和人工智能法3类方法.然后总结 了各类方法的基本原理和有代表性的研究工作，并且比较了各类方法的优缺点和适用范围.最后，根据实际应用中 存在的问题和挑战，展望了户外增强现实系统光照方向估计的研究方向， 关键词：增强现实；光照一致性；光照方向估计：立体视觉；人工智能 中图分类号：TP391.41文献标志码：A文章编号：16734785(2012)05038909 Comments and perspectives on illumination direction estimation methods in augmented reality ZHENG Yi'2.3,ZHENG Ping (1.College of Civil Aviation,Nanjing University of Aeronautics and Astronautics,Nanjing 210016,China;2.School of Information and E- lectronic Engineering,Shandong Institute of Business and Technology,Yantai 26400,China;3.Key Laboratory of Intelligent Information Processing in Universities of Shandong,Shandong Institute of Business and Technology,Yantai 264005,China;4.Institute for Pattem Rec- ognition and Artificial Intelligence,Huazhong University of Science and Technology,Wuhan 430074,China) Abstract:Illumination consistency plays an important role in merging virtual objects into real scenes for augmented reality.Real-time illumination direction estimation for outdoor scenes is important for both illumination consistency and high realism of augmented reality.Aiming at problems of illumination direction estimation,characteristics of il- lumination direction estimation for outdoor scenes are generalized,and the taxonomy of illumination direction esti- mation methods is presented.Existing illumination direction estimation methods consist of light probe sphere based method,stereo vision based method and artificial intelligence based method.Relevant fundamental principles and typical algorithms are concluded,and their advantages and disadvantages are compared in detail.Finally,accord- ing to existing problems and challenges in actual applications,future research trends of illumination direction esti- mation for outdoor augmented reality systems are foreseen. Keywords:augmented reality;illumination consistency;illumination direction estimation;stereo vision;artificial intelligence 增强现实是虚拟现实研究领域的重要分支，是一 技术，并能支持用户与其进行交互121.国家科技部 种能把计算机产生的虚拟物体或系统提示信息叠加 “863”计划信息技术领域办公室指出，虚实融合是虚 到真实场景中，实现对真实场景有效扩充和增强的新 拟现实技术的重要发展方向，在复杂产品设计、重大 收稿日期：2012-04-20.网络出版日期：20120907. 工程论证等诸多领域具有重要的应用价值3).光照一 基金项目：国家自然科学基金资助项目(60970105,61173173)：山东 致性是增强现实中实现虚实融合的一个重要方 省住房和城乡建设厅科技计划项目(2011YK060);山东省 高等学校科研计划项目(J11LG12). 面4.为了实现虚拟物体与真实场景的光照一致性， 通信作者：郑毅.E-mail:zhengyi@nuaa.ed血.cm, 首先需要由场景图像估算出光照参数，然后利用计算