利用數(shù)碼相機(jī)重構(gòu)物體三維形體的方法研究.pdf

1、隨著多媒體和虛擬現(xiàn)實(shí)的發(fā)展,3D模型廣泛用于對象識別、工業(yè)設(shè)計(jì)、視頻游戲、動畫制作、數(shù)字文物檔案建立、建筑物原貌恢復(fù)等方面,高效實(shí)時(shí)的三維模型重構(gòu)方法日益成為各行業(yè)一個共性的重要課題。本文分析了從圖像序列重建物體的幾何形狀的多種方法,提出了單個固定相機(jī)與轉(zhuǎn)臺相結(jié)合,對物體輪廓圖像多角度采集,用視錐體相交的方法獲得物體近似三維形體的方法。主要研究內(nèi)容如下： 論文首先分析了現(xiàn)有的幾種基于圖像的三維重構(gòu)方法的優(yōu)缺點(diǎn),選擇基于多視角圖像

2、序列中的遮擋輪廓來恢復(fù)物體三維形體的方法,并建立了系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型；在實(shí)驗(yàn)室條件下建立了一套轉(zhuǎn)臺-固定相機(jī)的多視角攝像系統(tǒng),對系統(tǒng)中的相機(jī)內(nèi)外參數(shù)以及旋轉(zhuǎn)軸參數(shù)進(jìn)行了標(biāo)定,通過標(biāo)定實(shí)驗(yàn),計(jì)算了標(biāo)定的精度；利用該實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)對物體進(jìn)行了均勻角度間隔的圖像序列采集,通過對圖像序列進(jìn)行閾值分割得到相應(yīng)的二值圖,再提取出圖像中單像素輪廓點(diǎn)的二維像素坐標(biāo)；用Matlab語言編程實(shí)現(xiàn)了圖像序列的處理和其輪廓數(shù)據(jù)的自動采集：通過對Rhino軟件的相關(guān)設(shè)置和

3、開發(fā),采用體相交法與Rhino相結(jié)合,生成物體的近似可見外殼；最后通過實(shí)驗(yàn)及其結(jié)果分析,驗(yàn)證了本文方法的正確性和可行性。 本文在圖像序列處理時(shí)采用了旋轉(zhuǎn)軸標(biāo)定環(huán)節(jié),對轉(zhuǎn)臺和相機(jī)的安放精度沒有要求；在物體3D模型生成時(shí)將體相交法與Rhino強(qiáng)大的NURBS曲面造型功能結(jié)合起來,可以直觀地看到可見外殼的生成過程,有利于人機(jī)交互控制物體模型表面細(xì)節(jié)的生成。相對于傳統(tǒng)的基于體素的重構(gòu)方法,計(jì)算復(fù)雜度與分辨率以及物體的體積無關(guān),時(shí)間復(fù)雜度