自然場景下的幾何與表觀重建方法.pdf

1、真實物體的捕捉和數(shù)字化是計算機圖形學和計算機視覺研究中的一類重要的基礎(chǔ)課題，通過簡便快速的方法，獲取高質(zhì)量的物體三維幾何和反射屬性在制造業(yè)、遺產(chǎn)保護、電影特效、增強現(xiàn)實等領(lǐng)域均有重要的研究價值和廣泛的應(yīng)用前景。
　　真實物體的外觀由物體的三維幾何、反射屬性和環(huán)境光照三者共同作用決定。已有的方法一般在假設(shè)其中兩者已知的情況下，求解另外一個。一些方法利用對三維幾何、反射屬性，或者光照的特殊假設(shè)和限制，可以在特定的情況下求解物體的三維幾

2、何和反射屬性。另外一些方法利用專用的采集設(shè)備進行幾何或反射屬性的采集，其采集設(shè)備復雜、采集成本高，限制了這類方法的應(yīng)用。
　　針對這一問題，本論文提出了一種基于連續(xù)視頻序列的物體三維幾何與表觀的聯(lián)合重建方案。該方案利用法向、反射屬性、光照在時域序列的不同響應(yīng)，提出了從視頻序列中估計法向的魯棒算法，并實現(xiàn)了三維幾何、反射屬性和環(huán)境光照的迭代求解。該方案通用性好，結(jié)果質(zhì)量高，簡化了幾何和表觀捕捉的設(shè)備和過程。
　　本文進一步研究

3、在僅有稀疏圖像輸入的情況下的物體幾何與表觀重建問題，并將其分解為兩個子問題進行分析和求解，即已知幾何求解表觀與光照，以及已知光照求解幾何與表觀。這兩個子問題是求解未知光照下的幾何與表觀聯(lián)合重建問題的重要步驟，通過對表觀增加稀疏性約束，這兩個子問題均得到了解決。
　　對于稀疏圖像輸入和已知幾何的表觀和光照的聯(lián)合重建算法，本文通過分開估計光照和表觀的低頻分量和高頻分量，精確求解出光照和物體表面反射屬性，有效地避免了光照與反射屬性的歧義

4、性。
　　對于稀疏圖像輸入和已知光照的幾何和表觀聯(lián)合重建算法，本文利用支持任意反射屬性的特征點匹配算法和基于單張圖像的材質(zhì)及法向估計算法，迭代重建出物體幾何及表觀。算法通用性好，進一步簡化了圖像捕捉過程。
　　本文通過實驗驗證了在未知非可控自然光照下，聯(lián)合求解幾何和表觀的可行性。由于不依賴主動光照或特制硬件，我們的方法可以廣泛地適用于各類實際問題。我們希望，這份工作可以帶動相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，并使真實物體數(shù)字化的技術(shù)的應(yīng)用更加大