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(dòng)重構(gòu)技術(shù)作為計(jì)算機(jī)視覺領(lǐng)域重要的研究方向，己在社會(huì)生產(chǎn)各個(gè)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(guó)防、醫(yī)學(xué)、空間技術(shù)等領(lǐng)域，具有廣泛的應(yīng)用價(jià)值。從明暗恢復(fù)形狀的方法，由于只需單幅圖象的灰度信息就可恢復(fù)景物三維表面形狀，所以近年來，在理論研究和實(shí)踐應(yīng)用中得到了不斷的發(fā)展和完善，成為三維被動(dòng)重構(gòu)技術(shù)的一個(gè)研究熱點(diǎn)。 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(dāng)前主流的基于圖像灰度恢復(fù)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(shí)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(gè)像素點(diǎn)組為最小基元，以由之組成的四個(gè)小三角平面的法矢與其灰度的關(guān)系為出發(fā)點(diǎn)，通過求解由此得到的非線性方程組確定這四個(gè)像素點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的物體表面點(diǎn)的空間位置關(guān)系，并最終以此基元為初始點(diǎn)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(diǎn)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(biāo)確定物體表面對(duì)應(yīng)點(diǎn)的法矢來對(duì)成像區(qū)域內(nèi)的所有像素點(diǎn)進(jìn)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(diǎn)灰度值都是該虛擬場(chǎng)景的真實(shí)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(biāo)定帶來的復(fù)雜性和誤差，由其生成的真實(shí)感圖像為研究和驗(yàn)證本文提出的三維被動(dòng)重構(gòu)的