基于图像序列的三维模型重建技术研究

摘要

在计算机视觉和计算图形学中,基于图像序列的三维模型重建技术是一个重要研究课题。随着日益流行的虚拟现实、电子游戏、数字图书馆等领域的快速发展,高度真实感的三维模型的需求与日俱增,即要求质量又要求效率。虽然传统的建模技术在逐步改进,但始终是一项耗时费力的工作;利用三维扫描仪的建模技术虽然能快速地重建出逼真的三维模型,但它有一定的局限性,对于透明、表面反射性强及绒毛表面的物体,无法重建出有效的几何模型,且三维扫描仪价格昂贵,无法普及;因此,基于图像序列的三维模型重建技术受到了广泛的关注。与其他建模技术相比,它的最大优势是能直接从图像中获取场景的几何模型、表面纹理和表面反射属性,并根据这些信息快速地重建出高度真实感的三维模型。
　　本文对基于图像序列的三维模型重建技术进行了深入研究,特别是对基于两视图的曲面重建方法进行了详细分析,并得到了一些研究成果。主要的研究内容和成果如下:
　　(1)总结了国内外的基于图像序列的三维模型重建技术的相关研究及发展现状,对该类技术中的一些主要问题及关键步骤做了研究和分析。
　　(2)针对传统的三维重建技术的不足,重点研究了基于图像序列的三维重建技术中的几种方法并对其优缺点进行了分析。
　　(3)对基于两视图的曲面重建方法进行了研究探索,对其线性约束机制的不足进行了分析讨论,并在此基础上进行了完善优化,通过实验验证得到了更好的效果。

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第一章 概述

1.1 研究背景及意义

1.2基于图像的三维模型重建技术研究现状及趋势

1.3 本文的主要研究内容及组织结构

第二章 基于图像重建的基础知识及关键技术

2.1 基础理论知识

2.1.1 射影几何

2.1.2 相机模型

2.1.3 极线几何

2.1.4 坐标系统

2.2 关键技术

2.2.1 相机标定

2.2.2 特征点的提取

2.2.3 特征点的匹配

第三章 基于图像序列的三维模型重建技术研究

3.1 基于单幅图像的重建方法

3.1.1 引入知识库

3.1.2 利用场景本身的几何约束

3.1.3 通过用户的大量交互操作

3.1.4 小结

3.2 基于多幅图像特征匹配的重建方法

3.2.1 基于立体视觉的重建

3.2.2 基于运动的场景恢复

3.2.3小结

3.3 基于侧影轮廓线的可见外壳重建方法

第四章 基于两视图的曲面重建方法及其线性约束机制的优化研究

4.1 基于两视图的曲面重建方法

4.1.1 曲面的表示方法

4.1.2 线性约束机制

4.1.3 基于线性约束的二次目标函数优化

4.1.4 纹理的提取

4.2 线性约束机制的优化

4.3 实验结果与分析

第五章 总结与展望

5.1 本文工作的总结

5.2 未来工作的展望

参考文献

致谢

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