基于圖像的三維造型算法研究.pdf

1、近些年來,計(jì)算機(jī)視覺與虛擬現(xiàn)實(shí)迅速發(fā)展,而三維造型問題也逐漸成為計(jì)算機(jī)圖形學(xué)研究中的重要課題.隨著三維模型被應(yīng)用在諸多場合,對(duì)實(shí)時(shí)建模的需求也漸浮現(xiàn).由此現(xiàn)實(shí)的應(yīng)用對(duì)三維造型在計(jì)算復(fù)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(guān)鍵技術(shù)及創(chuàng)新研究,包括相機(jī)定標(biāo)、三維造型算法、紋理映射三個(gè)方面的研究成果.論文第一章首先介紹了當(dāng)前三維造型的應(yīng)用狀況,指出其應(yīng)用領(lǐng)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(shù)之間的關(guān)系.在研究并歸納多個(gè)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(jī)定標(biāo)、三維造型、紋理映射三大模塊組成.同時(shí),論文又具體介紹了三種經(jīng)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(jī)定標(biāo)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(dǎo)、計(jì)算、對(duì)三維造型的誤差影響以及與相機(jī)內(nèi)外部參數(shù)的關(guān)系等幾方面進(jìn)行分析.論文的第四章針對(duì)現(xiàn)今基于圖像的三維造型算法在計(jì)算復(fù)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(gòu)算法:(1)基于光線跟蹤的算法,該算法中所有通過輪廓頂點(diǎn)的光線和對(duì)應(yīng)其它圖像輪廓的光錐進(jìn)行求交計(jì)算,最后得到線段的交集,該線段的頂點(diǎn)就認(rèn)為是物體表面點(diǎn),從而得到物體表面的點(diǎn)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(chǔ)空間,近似精度與三維分辨率無直接關(guān)系,而且速度有所提高,特別當(dāng)實(shí)體體積較大時(shí),效果明顯(2)基于拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的算法.該算法無需計(jì)算物體內(nèi)部所有點(diǎn)的信息,而是利用物體表面的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)直接生成外殼,然后使用改進(jìn)的SurfaceNet算法光滑三維表面.與經(jīng)典的體求交方法相比,拓?fù)渖伤惴ǖ臅r(shí)間復(fù)雜程度降低到0(n),n為外殼上點(diǎn)的數(shù)目,并使得像片數(shù)對(duì)算法復(fù)雜度的影響降低.實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,拓?fù)渖伤惴ㄔ谒惴◤?fù)雜度和容錯(cuò)性方面