一种基于边界调整和纹理融合的三维模型纹理映射算法

摘要

三维重建技术在各个领域的应用日趋广泛，并且越来越多的需求指向了带有颜色纹理信息的三维模型，所以本文重点研究了与此紧密相关的纹理映射技术。主要针对纹理映射所面临的两类问题进行研究与分析，并提出相应的纹理映射算法。
　　第一类问题是三维模型与纹理图片之间的匹配误差，由于摄像头姿态矩阵估计具有一定误差，而且重建的三维模型在几何位置上也与实际具有一定的偏差，而这两种误差都对三维模型与纹理图片之间的映射关系具有重要影响，主要表现为双纹理、纹理错位等现象。为了尽量避免这两种误差对纹理映射效果的影响，提出边界调整策略，设置两种对应的代价函数，它们分别是纹理代价函数和轮廓代价函数，构建最小化这两个代价函数的优化问题，并利用数字图像处理的相关方法，近似地求解所构建优化问题，从而将纹理映射边界调整至近似的最佳位置。第二类问题是不同纹理图片之间的色调和亮度差异，由于对物体的扫描是在日常环境下进行，因此很难控制不同角度的光照条件，使得各个角度的纹理图片存在明显差异，这会使纹理映射中产生很多接缝。为此提出了基于色调映射的纹理融合策略，先通过色调映射统一不同纹理图片的色调和亮度，然后在纹理映射边界处进行渐变型的平滑处理，使不同纹理图片之间可以平滑过渡，消除了接缝现象。在实验中，提出的算法确实可以解决上述两类问题，可以有效提高纹理映射效果。

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上海交通大学硕士学位论文答辩决议书

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第一章 绪论

1.1研究的背景和意义

1.2三维重建技术概述

1.3纹理映射技术概述

1.4 本文研究的主要问题及结构

第二章 三维重建及纹理映射的研究现状

2.1基于视觉信息的三维重建算法

2.2纹理映射算法

2.3本章小结

第三章 基于Kinect的三维建模和摄像头姿态估计

3.1构建有向点云

3.2摄像头姿态估计

3.3体结构的融合

3.4光线投射法确定预测表面

3.5本章小结

第四章 基于边界调整和纹理融合的纹理映射算法

4.1纹理映射算法基本框架

4.2纹理信息的初始化映射

4.3纹理映射的优化一——边界调整

4.4纹理映射的的优化二——纹理融合

4.5本章小结

第五章 实验及分析

5.1纹理映射算法效果对比

5.2主观评价实验

5.3三维打印中的应用

5.4其他物体和场景的应用

5.5本章小结

第六章 结束语

6.1主要工作和创新点

6.2存在的问题和未来的工作

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间已发表或录用的论文