基于圖像的三維造型算法研究.pdf

1、近些年來,計算機視覺與虛擬現(xiàn)實迅速發(fā)展,而三維造型問題也逐漸成為計算機圖形學研究中的重要課題.隨著三維模型被應用在諸多場合,對實時建模的需求也漸浮現(xiàn).由此現(xiàn)實的應用對三維造型在計算復雜度和健壯性等方面提出了更大的挑戰(zhàn).該文主要論述基于圖像的三維造型系統(tǒng)的關鍵技術及創(chuàng)新研究,包括相機定標、三維造型算法、紋理映射三個方面的研究成果.論文第一章首先介紹了當前三維造型的應用狀況,指出其應用領域.然后綜述了三維造型的研究現(xiàn)狀,確定以效率、精確性、

2、魯棒性為研究的主線.論文的第二章簡要介紹了基于圖像的三維造型與繪制IBMR(Image-Based Modeling and Rendering)的基本概念,以及它與其他技術之間的關系.在研究并歸納多個三維造型系統(tǒng)之后,論文提出了基于圖像的三維造型系統(tǒng)綜合框架,主要由相機定標、三維造型、紋理映射三大模塊組成.同時,論文又具體介紹了三種經典的基于圖像的造型算法:基于陰影的勺體建模、基于深度圖像序列的建模、基于立體視覺的建模.論文的第三章介

3、紹相機定標的方法,著重描述了我們所采用的DLT系統(tǒng).從DLT參數(shù)的推導、計算、對三維造型的誤差影響以及與相機內外部參數(shù)的關系等幾方面進行分析.論文的第四章針對現(xiàn)今基于圖像的三維造型算法在計算復雜度與健壯性方面的缺陷,提出一系列用于多面體可見外殼重構算法:(1)基于光線跟蹤的算法,該算法中所有通過輪廓頂點的光線和對應其它圖像輪廓的光錐進行求交計算,最后得到線段的交集,該線段的頂點就認為是物體表面點,從而得到物體表面的點云.與傳統(tǒng)的基于體像

4、素的算法相比,本算法節(jié)省存儲空間,近似精度與三維分辨率無直接關系,而且速度有所提高,特別當實體體積較大時,效果明顯(2)基于拓撲結構的算法.該算法無需計算物體內部所有點的信息,而是利用物體表面的拓撲結構直接生成外殼,然后使用改進的SurfaceNet算法光滑三維表面.與經典的體求交方法相比,拓撲生成算法的時間復雜程度降低到0(n),n為外殼上點的數(shù)目,并使得像片數(shù)對算法復雜度的影響降低.實驗結果表明,拓撲生成算法在算法復雜度和容錯性方面