基于單幅圖像的交互式三維花朵建模.pdf

1、植物的三維建模一直是計算機圖形學和計算機視覺等研究領域的重難點，而花朵更是因為其幾何結構和種類的多樣性使得其建模的過程更加復雜和困難。而隨著計算機信息技術、硬件技術以及虛擬現實技術的發(fā)展，三維重建技術也越來越多的用于花朵的三維重建。三維花朵模型在室內外場景的重建以及真實感游戲等方面都發(fā)揮著非常重要的作用，并且已經在計算機游戲、場景設計等方面得到廣泛的應用。而基于單幅圖像的三維重建由于其輸入簡單、重建速度快、效率高等優(yōu)點，成為目前三維重建

2、領域的研究熱點。本文將單幅圖像的建模與花朵的三維建模結合在一起，充分利用花朵生態(tài)學上的結構性以及對稱性，同時加上少量的用戶交互，方便快捷地實現單幅圖像花朵的三維重建。
　　本文主要工作和取得的研究成果如下:
　　1)基于自然界中各類花朵所普遍具有的對稱特性，提出了一種利用單幅圖像的三維建模方法。首先，根據輸入的單幅花朵圖像，用戶交互式地描繪花朵每個花瓣的兩條邊緣曲線，對花朵邊緣曲線的項部頂點和底部頂點分別進行最小二乘圓錐擬合

3、。利用擬合得到的圓錐計算花朵各花瓣的對稱面;根據不同種類花朵所固有的對稱性和各個花瓣的對稱面信息，計算花瓣兩條邊緣曲線上所有采樣點的深度，得到其三維構造曲線;利用恢復了深度信息的花瓣邊緣構造曲線，經過離散化網格處理構建出各個花瓣三維模型，進而重建生成整個花朵的三維模型;最后根據輸入的單幅圖像紋理信息合成花朵的表面紋理，得到具有較強真實感的花朵模型。
　　2)在基于單幅圖像花朵建模的基礎上，本文提出了一種基于圓錐代理的圖像編輯算法;

4、首先根據圖像分割算法，在輸入圖像上進行人工交互，進行花朵前景與背景的分割;在成功提取出前景花朵區(qū)域后，對圖像中空白的前景部分進行一定的修復，得到完整的花朵模型編輯的背景圖。之后，分析輸入圖像中的花朵區(qū)域，采用少量的人工交互方法對輸入花朵圖像進行圓錐擬合和三維建模，使用圓錐代理的方法編輯花朵模型。最后，在背景圖上，采用旋轉、縮放、平移等操作編輯花朵模型，根據用戶需求來獲得相應的三維編輯后的二維投影圖像，豐富了圖像庫并且滿足了用戶的需求。<