自然場(chǎng)景下的幾何與表觀重建方法.pdf

1、真實(shí)物體的捕捉和數(shù)字化是計(jì)算機(jī)圖形學(xué)和計(jì)算機(jī)視覺研究中的一類重要的基礎(chǔ)課題，通過簡(jiǎn)便快速的方法，獲取高質(zhì)量的物體三維幾何和反射屬性在制造業(yè)、遺產(chǎn)保護(hù)、電影特效、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)等領(lǐng)域均有重要的研究?jī)r(jià)值和廣泛的應(yīng)用前景。
　　真實(shí)物體的外觀由物體的三維幾何、反射屬性和環(huán)境光照三者共同作用決定。已有的方法一般在假設(shè)其中兩者已知的情況下，求解另外一個(gè)。一些方法利用對(duì)三維幾何、反射屬性，或者光照的特殊假設(shè)和限制，可以在特定的情況下求解物體的三維幾

2、何和反射屬性。另外一些方法利用專用的采集設(shè)備進(jìn)行幾何或反射屬性的采集，其采集設(shè)備復(fù)雜、采集成本高，限制了這類方法的應(yīng)用。
　　針對(duì)這一問題，本論文提出了一種基于連續(xù)視頻序列的物體三維幾何與表觀的聯(lián)合重建方案。該方案利用法向、反射屬性、光照在時(shí)域序列的不同響應(yīng)，提出了從視頻序列中估計(jì)法向的魯棒算法，并實(shí)現(xiàn)了三維幾何、反射屬性和環(huán)境光照的迭代求解。該方案通用性好，結(jié)果質(zhì)量高，簡(jiǎn)化了幾何和表觀捕捉的設(shè)備和過程。
　　本文進(jìn)一步研究

3、在僅有稀疏圖像輸入的情況下的物體幾何與表觀重建問題，并將其分解為兩個(gè)子問題進(jìn)行分析和求解，即已知幾何求解表觀與光照，以及已知光照求解幾何與表觀。這兩個(gè)子問題是求解未知光照下的幾何與表觀聯(lián)合重建問題的重要步驟，通過對(duì)表觀增加稀疏性約束，這兩個(gè)子問題均得到了解決。
　　對(duì)于稀疏圖像輸入和已知幾何的表觀和光照的聯(lián)合重建算法，本文通過分開估計(jì)光照和表觀的低頻分量和高頻分量，精確求解出光照和物體表面反射屬性，有效地避免了光照與反射屬性的歧義

4、性。
　　對(duì)于稀疏圖像輸入和已知光照的幾何和表觀聯(lián)合重建算法，本文利用支持任意反射屬性的特征點(diǎn)匹配算法和基于單張圖像的材質(zhì)及法向估計(jì)算法，迭代重建出物體幾何及表觀。算法通用性好，進(jìn)一步簡(jiǎn)化了圖像捕捉過程。
　　本文通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了在未知非可控自然光照下，聯(lián)合求解幾何和表觀的可行性。由于不依賴主動(dòng)光照或特制硬件，我們的方法可以廣泛地適用于各類實(shí)際問題。我們希望，這份工作可以帶動(dòng)相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，并使真實(shí)物體數(shù)字化的技術(shù)的應(yīng)用更加大