实时三维图像处理方法的研究

摘要

在三维摄像、虚拟现实等应用领域，常常涉及高分辨率三维图像的实时显示，其复杂性往往会超出目前计算机图形学系统的实时绘制能力，如何在实时系统中显示高分辨率三维图像，已成为计算机图形学中极具挑战性的问题；同时，因为人为扰动或者图像采集设备本身的缺陷，三维图像往往带有噪声，从而影响实时系统的显示效果，因此，在保证显示帧率的前提下对其进行去噪是非常有必要的。
　　 论文对实时三维图像处理中的若干关键技术进行了分析研究。本文主要工作如下：
　　 论文首先介绍了实时三维图像处理的目标和基本方法，然后概述了和网格简化关系密切的LOD技术。
　　 选择边塌陷网格简化算法进行了深入的研究，并编程实现了该算法，实验表明该算法复杂度过高难以应用于实时系统中；然后针对实时处理需要研究实现了一种基于分辨率的顶点聚合算法，经验证该算法执行速度很快，能够满足实时处理的需求。
　　 论文对改进的中值滤波法、Yagou的法矢光顺算法、基于双边滤波器的网格光顺算法这三种三维图像去噪方法进行了比较深入的研究，并通过编程实现来对这三种方法进行测试分析和比较，在此基础上探讨了它们的优缺点及适用场合，根据需要选择了改进的中值滤波法应用于三维实时显示系统中。
　　 针对三维摄像系统建立了三维实时显示系统，研究了图形绘制中的管线优化技术及几种实用的图形学编程优化技术并加以实现。

目录

文摘

英文文摘

插图目录

第1章 绪论

1.1 三维图像的获取

1.1.1 数据采集

1.1.2 数据配准

1.1.3 网格模型的建立

1.2 国内外三维图像处理方法及研究进展

1.3 论文的研究内容和组织安排

第2章 实时三维图像处理目标和基本方法

2.1 实时三维图像处理目标

2.1.1 一般三维图像处理目标

2.1.2 三维实时摄像系统中的图像处理目标

2.2 实时三维图像处理的基本方法

2.2.1 图像处理的基本方法

2.2.2 三维图像处理的基本方法

2.2.3 实时三维图像处理的特点

2.3 本章小结

第3章 三角网格模型简化

3.1 LOD技术

3.1.1 LOD技术介绍

3.1.2 典型LOD算法

3.1.3 LOD模型的连续性

3.1.4 LOD模型的提取

3.2 边塌陷网格简化

§3.2.1 网格简化原则与误差度量

3.2.2 边塌陷网格简化算法

3.2.3 边塌陷模型简化实例

3.2.4 算法分析

3.3 基于分辨率的实时模型简化

3.3.1 算法思路

3.3.2 算法实现流程

3.3.3 实时模型简化实例

3.3.4 算法分析

3.4 本章小结

第4章 三维图像去噪技术

4.1 三维图像去噪预处理

4.2 改进的中值滤波

4.3 网格光顺

4.3.1 Yagou的法矢光顺算法

4.3.2 基于双边滤波器的网格光顺算法

4.3.3 网格光顺实例

4.3.4 算法分析与比较

4.4 本章小结

第5章三 维实时显示系统编程与优化技术

5.1 三维实时显示系统流程

5.1.1 三角网格模型的建立

5.1.2 OpenGL显示模块的创建

5.1.3 定时测试

5.1.4 实时显示

5.2 三维图像显示程序优化

5.2.1 绘制管线

5.2.2 管线优化及测试技术

5.2.3 三角形条带化

5.2.4 顶点数组

5.3 本章小结

第6章 总结与展望

6.1 论文研究工作总结

6.2 今后研究工作的展望

参考文献

致谢