基于單幅圖像的交互式三維花朵建模.pdf

1、植物的三維建模一直是計算機圖形學(xué)和計算機視覺等研究領(lǐng)域的重難點，而花朵更是因為其幾何結(jié)構(gòu)和種類的多樣性使得其建模的過程更加復(fù)雜和困難。而隨著計算機信息技術(shù)、硬件技術(shù)以及虛擬現(xiàn)實技術(shù)的發(fā)展，三維重建技術(shù)也越來越多的用于花朵的三維重建。三維花朵模型在室內(nèi)外場景的重建以及真實感游戲等方面都發(fā)揮著非常重要的作用，并且已經(jīng)在計算機游戲、場景設(shè)計等方面得到廣泛的應(yīng)用。而基于單幅圖像的三維重建由于其輸入簡單、重建速度快、效率高等優(yōu)點，成為目前三維重建

2、領(lǐng)域的研究熱點。本文將單幅圖像的建模與花朵的三維建模結(jié)合在一起，充分利用花朵生態(tài)學(xué)上的結(jié)構(gòu)性以及對稱性，同時加上少量的用戶交互，方便快捷地實現(xiàn)單幅圖像花朵的三維重建。
　　本文主要工作和取得的研究成果如下:
　　1)基于自然界中各類花朵所普遍具有的對稱特性，提出了一種利用單幅圖像的三維建模方法。首先，根據(jù)輸入的單幅花朵圖像，用戶交互式地描繪花朵每個花瓣的兩條邊緣曲線，對花朵邊緣曲線的項部頂點和底部頂點分別進行最小二乘圓錐擬合

3、。利用擬合得到的圓錐計算花朵各花瓣的對稱面;根據(jù)不同種類花朵所固有的對稱性和各個花瓣的對稱面信息，計算花瓣兩條邊緣曲線上所有采樣點的深度，得到其三維構(gòu)造曲線;利用恢復(fù)了深度信息的花瓣邊緣構(gòu)造曲線，經(jīng)過離散化網(wǎng)格處理構(gòu)建出各個花瓣三維模型，進而重建生成整個花朵的三維模型;最后根據(jù)輸入的單幅圖像紋理信息合成花朵的表面紋理，得到具有較強真實感的花朵模型。
　　2)在基于單幅圖像花朵建模的基礎(chǔ)上，本文提出了一種基于圓錐代理的圖像編輯算法;

4、首先根據(jù)圖像分割算法，在輸入圖像上進行人工交互，進行花朵前景與背景的分割;在成功提取出前景花朵區(qū)域后，對圖像中空白的前景部分進行一定的修復(fù)，得到完整的花朵模型編輯的背景圖。之后，分析輸入圖像中的花朵區(qū)域，采用少量的人工交互方法對輸入花朵圖像進行圓錐擬合和三維建模，使用圓錐代理的方法編輯花朵模型。最后，在背景圖上，采用旋轉(zhuǎn)、縮放、平移等操作編輯花朵模型，根據(jù)用戶需求來獲得相應(yīng)的三維編輯后的二維投影圖像，豐富了圖像庫并且滿足了用戶的需求。<