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基于单目多幅图像的三维曲面重构研究

周伟峰  
【摘要】: 由单目多幅二维图像重构曲面的三维几何形状近年来一直是图像领域研究的难点和热点,本文在分析多种曲面测量方法的基础上,根据在不同照明情况下获得的多幅图像,以Lambertain、Phone、Torrance-Sparrow、Cook-Torrance多种光照模型为依据,提出一种三维曲面重构方法。 首先,以典型曲面上各点的理论灰度值与实测灰度值的误差平方和最小为目标建立非线性方程组,以非线性最小二乘理论为基础,通过解非线性方程组确定光照模型各个参数值。再根据多幅图像上固定位置一点的灰度值变化列多个非线性方程,以Gauss-Newton算法和Levenberg-Marquardt算法为基础求非线性方程组的最优近似解,将选取点的法向量确定下来。然后通过复化积分确定选取点的高度值,再利用变分和有限差分思想对所得拟合表面进行进一步的迭代和修正,从而减小误差,获得最佳再建表面。通过实验和算例结果分析,表明该算法具有一定的准确性和适用性。 在Windows98操作平台上,采用VC++编程技术,开发了基于二维图像的三维重构软件。本软件界面友好,功能丰富,具有一定的应用价值。最后对球体进行二维实际拍摄和三维重构实验,取得了较为满意的结果。


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