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

1、隨著計(jì)算機(jī)視覺(jué)和虛擬現(xiàn)實(shí)的發(fā)展,三維模型重構(gòu)問(wèn)題目益成為計(jì)算機(jī)科學(xué)中的一個(gè)重要課題,3D模型廣泛應(yīng)用于對(duì)象識(shí)別,工業(yè)自動(dòng)設(shè)計(jì),視頻游戲,動(dòng)畫制作,數(shù)字文物檔案建立,建筑物原貌恢復(fù)等方面,而三維重建技術(shù)正是快速、有效獲取3D模型數(shù)據(jù)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(shè)備作為系統(tǒng)硬件平臺(tái),在VC++開(kāi)發(fā)環(huán)境下配合Open In

2、ventor三維圖形庫(kù)研發(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。一是對(duì)三維形體輪廓的重建,二是對(duì)特殊自由曲面的重建。 在重構(gòu)三維形體輪廓部分,針對(duì)常用的三維重建方法的多解性和病態(tài)性的難點(diǎn)問(wèn)題,提出一種基于Harris多尺度角點(diǎn)檢測(cè)的圖像分割算法,將復(fù)雜的工程圖像分離成若干個(gè)簡(jiǎn)單基本幾何形體,分別對(duì)其重建以避免直接恢復(fù)深度信息的病態(tài)解問(wèn)題。改進(jìn)的Harris角點(diǎn)檢測(cè)算法具有旋轉(zhuǎn)、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(jīng)網(wǎng)絡(luò)解決SFS(Shape from Shading)問(wèn)題的優(yōu)化方法。構(gòu)造一個(gè)由3個(gè)小波神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)并行而成的網(wǎng)絡(luò),建立其非線性學(xué)習(xí)機(jī)理,針對(duì)最優(yōu)化方法的平滑因子對(duì)表面形狀的均勻控制缺陷,提出一種具有自適應(yīng)平滑的目標(biāo)函數(shù),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?fù)漭喞獔D與三維曲面圖組合成一個(gè)完整的三維實(shí)體,并可在三維視窗內(nèi)對(duì)其進(jìn)行交互操作。對(duì)三維場(chǎng)景數(shù)據(jù),經(jīng)數(shù)據(jù)整合(依照I