基于二維自由輸入圖形的三維模型重構系統(tǒng)的開發(fā)與研究.pdf

1、隨著計算機視覺和虛擬現實的發(fā)展,三維模型重構問題目益成為計算機科學中的一個重要課題,3D模型廣泛應用于對象識別,工業(yè)自動設計,視頻游戲,動畫制作,數字文物檔案建立,建筑物原貌恢復等方面,而三維重建技術正是快速、有效獲取3D模型數據的重要手段之一。 目前的三維重建算法主要集中在基于工程三視投影圖的重建上,而本課題主要研究基于二維自由手繪圖形的三維重建,以平板電腦的手寫輸入設備作為系統(tǒng)硬件平臺,在VC++開發(fā)環(huán)境下配合Open In

2、ventor三維圖形庫研發(fā)一套三維重建系統(tǒng)。該系統(tǒng)可實現兩個方面的三維重建。一是對三維形體輪廓的重建,二是對特殊自由曲面的重建。 在重構三維形體輪廓部分,針對常用的三維重建方法的多解性和病態(tài)性的難點問題,提出一種基于Harris多尺度角點檢測的圖像分割算法,將復雜的工程圖像分離成若干個簡單基本幾何形體,分別對其重建以避免直接恢復深度信息的病態(tài)解問題。改進的Harris角點檢測算法具有旋轉、平移和尺度的不變性。 在自由曲面

3、的重建部分,提出一種用小波神經網絡解決SFS(Shape from Shading)問題的優(yōu)化方法。構造一個由3個小波神經網絡并行而成的網絡,建立其非線性學習機理,針對最優(yōu)化方法的平滑因子對表面形狀的均勻控制缺陷,提出一種具有自適應平滑的目標函數,使得重建表面形狀的變化與圖像亮度的變化一致。 在系統(tǒng)集成方面,將三維拓撲輪廓圖與三維曲面圖組合成一個完整的三維實體,并可在三維視窗內對其進行交互操作。對三維場景數據,經數據整合(依照I