基于层次化构造实体几何的物体3D形状估计方法研究

摘要

二维图像中的物体三维形状估计是人类视觉感知的重要过程，也是计算机视觉领域中的基础问题。目前，基于精确3D模型的形状估计方法研究已经取得了很大进展，但很多物体是很难使用特定的3D模型集合描述。因此，二维图像中的不依赖于精确3D模型的物体三维形状估计研究是非常重要的，但目前没有得到很好的解决。本文围绕上述问题，对二维图像中的物体三维形状估计展开讨论，在传统构造式实体几何(Constructive Solid Geometry，CSG)模型的基础上，分别研究了渐进式CSG模型和CSG树模型，以及基于CSG树模型的层次化形状表示和估计。
　　本研究提出一种基于渐进式CSG模型的形状表示法。首先，通过限定计算顺序，使得每次组合只引入一个形状基元，进而减少每次计算的参数个数。其次，加入一的形状基元是按体积从大到小排列的，使得中间模型能够更好地估计物体形状，同时新增基元的参数更容易被独立地估计。最后，考虑到部分布尔运算的可交换性，指定运算符和形状基元的计算顺序，减少冗余表达式，为CSG树模型的构建提供了基础。针对现有方法只能处理特定物体的问题，提出了一种二维图象中基于CSG树的通用物体三维形状估计方法。以渐进式CSG模型为节点，构建层次化CSG形状描述树。与单个渐进式CSG模型相比，CSG树更具通用性，即不需要预先选定三维模型。基于该模型，本文提出了一种基于二维图象的物体三维形状估计方法。以物体的二维图象包围盒为输入，使用边缘特征提取算法，基于距离变换由粗到精地对物体的三维形状进行估计，得到不同抽象程度的形状估计结果。实验验证了本文方法的可行性及有效性。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 研究背景及意义

1．2 国内外研究现状

1．3 主要研究内容

1．4 论文内容安排

第二章 基于渐进式CSG模型的物体三维形状表示

2．1 形状表示方法介绍

2．2 渐进式CSG模型

2．3 实验结果与分析

2．4 本章小节

第三章 二维图象中的物体三维形状估计

3．1 背景知识

3．2 基于CSG树的物体三维形状表示

3．3 物体三维形状估计

3．4 实验结果与分析

3．5 本章小结

第四章 总结与展望

4．1 本文主要工作总结

4．2 工作展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间发表的论文

攻读硕士学位期间参与的科研项目