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)是通過實(shí)體拍攝得到序列圖像來計(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程中也需要先去掉高光的干擾來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，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建立光照模型來恢復(fù)物體材質(zhì)的光照信息。但是，由于人眼對光的敏感度極高，一般的光照模型很難準(zhǔn)確表達(dá)出視覺對多層非均勻材質(zhì)的真實(shí)感覺而令人覺得不實(shí)際。針對這一問題，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)對象驗(yàn)證該方法的有效性，使用Unity3D開發(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。
　?。?）針對渲染后高光區(qū)不夠柔和的問題，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。
　?。?）使用Unity3D開發(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