基于多特征的光源方向估計(jì)方法的研究.pdf

1、光照條件主要包括三部分:光照強(qiáng)度、光照顏色以及光源方向。如果已知場(chǎng)景中的光源方向，在進(jìn)行物體跟蹤和物體識(shí)別的過程中能夠避免陰影的干擾，在增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)中可以得到更真實(shí)的效果。因此估計(jì)場(chǎng)景中的光源方向是計(jì)算機(jī)視覺領(lǐng)域重要的研究課題，目前已經(jīng)有許多文獻(xiàn)對(duì)光源方向進(jìn)行研究，但是這些方法具有一定的局限性:(1)需要在場(chǎng)景中放置形狀已知的參照物;(2)需要手工標(biāo)記場(chǎng)景中物體的特征點(diǎn)及其陰影中相對(duì)應(yīng)的點(diǎn);(3)需要已知場(chǎng)景中物體的三維結(jié)構(gòu)信息。本文針對(duì)場(chǎng)

2、景光源方向估計(jì)需要借助鏡面球等參照物或已知物體的三維結(jié)構(gòu)信息的問題，提出一種多特征結(jié)合估計(jì)光源方向的方法。本文的主要工作包括以下三個(gè)方面:
　　針對(duì)場(chǎng)景光源方向估計(jì)需要借助鏡面球等參照物或已知物體的三維結(jié)構(gòu)信息的問題，提出基于微分原理的方法估計(jì)光源方向。根據(jù)微分原理以及物體明暗面與陰影面重心之間的一致對(duì)應(yīng)關(guān)系，把物體明暗面與陰影面分割成許多對(duì)明暗面-陰影面，分別對(duì)每對(duì)明暗面-陰影面采用先人提出的利用圖像的陰影區(qū)域計(jì)算室外場(chǎng)景光源方

3、向的方法建立投影模型，估計(jì)光源方向的方位角和天頂角，計(jì)算它們的平均值作為整體的光源方向。利用室內(nèi)和室外場(chǎng)景的數(shù)據(jù)集得到的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明本文方法能夠有效地利用場(chǎng)景中不規(guī)則物體估計(jì)光源方向，并且不需要知道物體的三維結(jié)構(gòu)信息。
　　由于估計(jì)光源方向需要檢測(cè)場(chǎng)景中的陰影面，本文提出的結(jié)合物體的亮度、色度和紋理信息的陰影檢測(cè)方法是對(duì)自適應(yīng)閾值陰影檢測(cè)方法的改進(jìn)，在該方法的基礎(chǔ)上加入紋理信息并采用并行加權(quán)的方法結(jié)合亮度、色度以及紋理信息檢測(cè)陰影

4、。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明本文算法能夠較好地分離物體和陰影。
　　估計(jì)光源方向需要獲得物體的明暗面，針對(duì)難以檢測(cè)物體明暗面的問題，提出一種結(jié)合暗通道先驗(yàn)信息、亮度、紋理和顏色信息檢測(cè)物體明暗面的方法。暗通道圖像描述場(chǎng)景的亮度信息，由于物體明暗面的亮度比光照面的低，采用Otsu閾值法獲得明暗面與光照面間的閾值，獲得初始的明暗面，再結(jié)合亮度、紋理以及顏色信息檢測(cè)物體的明暗面，基于具有相同的紋理和色度信息的區(qū)域具有相同的材質(zhì)的性質(zhì)，對(duì)于具有相同材質(zhì)