基于圖像灰度的三維重構(gòu)遞推算法的研究.pdf

1、三維被動重構(gòu)技術(shù)作為計算機視覺領(lǐng)域重要的研究方向，己在社會生產(chǎn)各個方面顯示出越來越不可忽視的地位和作用，尤其在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、國防、醫(yī)學、空間技術(shù)等領(lǐng)域，具有廣泛的應(yīng)用價值。從明暗恢復形狀的方法，由于只需單幅圖象的灰度信息就可恢復景物三維表面形狀，所以近年來，在理論研究和實踐應(yīng)用中得到了不斷的發(fā)展和完善，成為三維被動重構(gòu)技術(shù)的一個研究熱點。 本文在深入研究最小化方法、演化方法、局部方法和線性化方法等當前主流的基于圖像灰度恢復形狀的三

2、維重構(gòu)算法的基礎(chǔ)上，根據(jù)這四種算法所采用的不同假設(shè)，分析了它們的適用范圍和其局限性，同時提出了一種具有普遍適應(yīng)性的三維重構(gòu)遞推算法。該方法以相臨的四個像素點組為最小基元，以由之組成的四個小三角平面的法矢與其灰度的關(guān)系為出發(fā)點，通過求解由此得到的非線性方程組確定這四個像素點所對應(yīng)的物體表面點的空間位置關(guān)系，并最終以此基元為初始點通過遞推重構(gòu)物體表面。由于該方法不是以光滑連續(xù)作為約束條件，所以在理論上不僅適用于人造物體的曲面重構(gòu)，也適用于自

3、然物體的不規(guī)則表面。 此外，本文在分析和介紹了現(xiàn)有的基于圖元、基于圖像、基于點三種主流的圖像渲染方法的基礎(chǔ)上，還提出了一種可通過由圖像平面的像素坐標確定物體表面對應(yīng)點的法矢來對成像區(qū)域內(nèi)的所有像素點進行光照著色處理的方法，這種新的圖像逆算渲染方法能夠保證生成的圖像上所有的像素點灰度值都是該虛擬場景的真實值。從而避免了傳統(tǒng)三維重構(gòu)算法的研究過程中因設(shè)備標定帶來的復雜性和誤差，由其生成的真實感圖像為研究和驗證本文提出的三維被動重構(gòu)的