三維重建模型復(fù)原優(yōu)化方法研究.pdf

1、基于圖像三維重建技術(shù)是通過(guò)實(shí)體拍攝得到序列圖像來(lái)計(jì)算和提取物體表面的三維空間坐標(biāo)及圖像信息，以此重建出物體的三維幾何模型及表面顏色紋理。但是，多層非均勻高光類材質(zhì)物體的真實(shí)感重建一直是三維逆向建模技術(shù)中難以解決的問(wèn)題，因?yàn)檫@類材質(zhì)表面具有的復(fù)雜高光散射特性導(dǎo)致激光掃描無(wú)法直接準(zhǔn)確獲得物體的三維幾何信息，在基于圖像的三維重建過(guò)程中也需要先去掉高光的干擾來(lái)保證幾何信息和紋理信息的準(zhǔn)確性，使得重建紋理丟失高光物理信息，造成重建的多層非均勻高光

2、材質(zhì)類物體表面缺乏真實(shí)感光澤和色彩。一直以來(lái)，正向建模和逆向建模獲得的三維數(shù)字化模型表面材質(zhì)的真實(shí)紋理表達(dá)都是計(jì)算機(jī)圖形學(xué)研究的熱點(diǎn)。目前的研究主要是通過(guò)建立光照模型來(lái)恢復(fù)物體材質(zhì)的光照信息。但是，由于人眼對(duì)光的敏感度極高，一般的光照模型很難準(zhǔn)確表達(dá)出視覺(jué)對(duì)多層非均勻材質(zhì)的真實(shí)感覺(jué)而令人覺(jué)得不實(shí)際。針對(duì)這一問(wèn)題，本文結(jié)合分層光照模型及多層非均勻高光材質(zhì)的特性，提出了多層非均勻材質(zhì)真實(shí)感實(shí)時(shí)渲染的方法，并以典型的多層非均勻高光類材質(zhì)的瓷器

3、為實(shí)驗(yàn)對(duì)象驗(yàn)證該方法的有效性，使用Unity3D開(kāi)發(fā)引擎搭建渲染平臺(tái)并發(fā)布到Web端，實(shí)現(xiàn)三維重建模型的真實(shí)感實(shí)時(shí)交互渲染。主要研究工作如下：
　?。?）分析多層非均勻高光材質(zhì)的真實(shí)物理光學(xué)特性，提出一種基于分層光照模型改進(jìn)的方法，實(shí)現(xiàn)三維重建模型的真實(shí)感復(fù)原和優(yōu)化。
　?。?）針對(duì)多層材質(zhì)非均勻的散射性，采用本地預(yù)烘培(Prepare Baking)的厚度貼圖模擬物體表面因厚度不同散射不均的特征，較好地表達(dá)了非均勻材質(zhì)的特

4、性。
　?。?）針對(duì)渲染后高光區(qū)不夠柔和的問(wèn)題，采用GGX(Trowbridge-Reitz)方法改進(jìn)分層光照模型中的光照分布函數(shù)并進(jìn)行次表面層的物理疊加；然后引入高動(dòng)態(tài)圖像渲染方法提高亮度域的范圍，顯示出更多的光照細(xì)節(jié)，更好的滿足人眼的真實(shí)感受。
　　（4）使用Unity3D開(kāi)發(fā)引擎搭建渲染平臺(tái)并發(fā)布到Web端，實(shí)現(xiàn)了三維重建模型在線實(shí)時(shí)交互的真實(shí)感展示與渲染。
　　實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，本文提出的多層非均勻材質(zhì)真實(shí)感實(shí)時(shí)渲