基于單幅二維圖形的三維重建系統(tǒng)的研究與實(shí)現(xiàn).pdf

1、隨著計(jì)算機(jī)圖形學(xué)以及虛擬現(xiàn)實(shí)等技術(shù)的迅速發(fā)展，迫切需要三維形體的設(shè)計(jì)更加快捷、簡(jiǎn)便，傳統(tǒng)的通過(guò)三維建模軟件設(shè)計(jì)形體的方法由于操作復(fù)雜，專業(yè)化強(qiáng)的缺點(diǎn)已經(jīng)日益不能滿足設(shè)計(jì)人員創(chuàng)作的需要，因此對(duì)三維重建領(lǐng)域的研究已經(jīng)成為計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的研究熱點(diǎn)。由二維圖形直接重建三維形體正是快速、有效獲得三維模型數(shù)據(jù)的重要手段之一。 本課題的研究目標(biāo)是對(duì)單幅手繪輸入的二維圖形通過(guò)重建算法實(shí)現(xiàn)三維形體的設(shè)計(jì)，以具備手寫筆輸入功能的平板電腦作為系統(tǒng)硬件平

2、臺(tái)，在VC++開發(fā)環(huán)境下結(jié)合OpenInventor以及OpenGL三維圖形庫(kù)開發(fā)一套三維重建系統(tǒng)。該系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)兩個(gè)方面的三維重建：一是通過(guò)形體二維輪廓圖形實(shí)現(xiàn)規(guī)則形體的重建，二是對(duì)特殊曲面的重建。 在對(duì)規(guī)則形體的重建方面，提出針對(duì)輸入圖形提取有效的特征，然后利用小波神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)二三維空間之間的非線性映射關(guān)系，以避免直接恢復(fù)三維形體的多解性與病態(tài)性問題。在特征選取方面，經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)分析，提取基于曲率的角點(diǎn)特征以及圖形的組合矩特征，這

3、些特征都具有旋轉(zhuǎn)、平移、尺度的不變性。 在對(duì)不規(guī)則三維曲面形體重建部分，實(shí)現(xiàn)思路如下：針對(duì)輸入圖形建立數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)存儲(chǔ)輪廓的線條信息，并利用距離變換的方法生成基于輸入輪廓的灰度圖像，然后利用基于單幅圖像重建三維信息中采用的SFS(ShapeFromShading)算法生成輪廓的高度信息，最后利用Delaunay三角面片法由高度數(shù)據(jù)生成三維曲面形體。 以上兩種方法在系統(tǒng)中整合在一起，實(shí)現(xiàn)了一個(gè)由簡(jiǎn)單手繪圖形來(lái)完成3D形體設(shè)計(jì)的