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基于图像的表面几何重建

陈望明  
【摘要】: 虚拟现实(Virtual Reality)技术是当代信息科学的前沿研究领域。VR综合应用了计算机图形学、计算机视觉等多个学科领域的关键技术,在计算机中营造出一个虚拟的环境,使用户产生身临其境的真实感受。目前虚拟现实技术已在军事演习、工业、医疗卫生、环境保护、影视及娱乐等领域获广泛应用。虚拟现实技术(VR)主要包括模拟环境、感知、自然技能和传感设备等方面。因此其核心问题之一是实时生成高度真实感复杂虚拟环境的立体视图。而传统的建模方法的复杂度、绘制的速度及绘制的质量问题已成为影响画面实时生成的瓶颈。因此如何根据各场景的图像重建出场景的三维模型将具有重要的研究意义。基于图像的三维重建是根据图像序列来恢复物体和场景的三维模型的方法。与传统的利用建模软件或者三维扫描仪得到立体模型的方法相比,基于图像三维重建的方法成本低廉,真实感强,自动化程度高,因而具有广泛的应用前景。 本文对基于图像的三维重建技术进行了深入的研究,目的是探索一种实时、高效、采样便捷的基于图像的建模方法,有助于基于图像的建模技术在虚拟现实上的实际应用,也为基于图像三维建模软件的开发提供一个原型系统。本文的主要工作如下: 1.对Harris角点提取算法及Canny边缘提取算法提出了改进算法,并结合这两个算法提出了一种新的适用于基于图像自动建模的图像直线提取算法。 2.提出了一种宽基线图像的分层立体匹配算法,并成功的应用于基于图像的自动三维重建。 3.开发了一个基于图像三维重建的软件原型,实现了基于二视结构图像的快速自动三维重建。该软件采用文本提出的分层匹配算法和基于重建结果参数来逐步修正相机内参数的标定方法。线性地恢复了场景的三维几何信息,实现了三维重建。


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