基于偏振分析的透明物体的三维重建

基于偏振分析的透明物体的三维重建

论文摘要

三维重建技术一直是技术研究领域的一个重要课题,被广泛的应用于物体识别和工程测量中。目前,国内对物体形状测定的研究才刚刚起步,尤其在透明物体的形状测定方面尚未有研究成果见诸报端。因此,对透明物体三维重建的研究具有极其重要的意义和实用价值。根据不同的输入信息和重构模型,出现了众多重建物体三维面型的研究方法,重建方向可以分为两大类:一类是依据目标的轮廓、纹理、阴影、一系列的运动图像等二维信息,从中提取特征来重建目标的空间拓扑;另一类是通过获取目标三维测量的散乱数据点集来进行曲面重建。但是这两类方法都不能有效的对透明物体进行三维重建。本文运用菲涅耳反射方程推导出偏振度与透明物体表面法线间对应关系的数学模型,并在此基础上提出了一种简便、有效的重建透明物体表面形状的方法。文章详细分析了透明物体表面反射光的成分和偏振特性,并提出了一种求解入射面方位角的迭代方法;在讨论了不同曲面高斯映射的基础上提出了一种布儒斯特分区理论;运用微分几何知识解决了偏振度与入射角之间的对应模糊问题;通过分析和处理实验得到的多幅被测物体的偏振图像,实现了透明物体的三维重建。

论文目录

  • 摘要
  • Abstract
  • 目录
  • 第一章 绪论
  • 1.1 引言
  • 1.2 课题来源、研究目的及意义
  • 1.3 国内外研究现状
  • 1.4 本文主要研究内容
  • 第二章 透明物体的表面反射
  • 2.1 反射特性的决定因素
  • 2.2 透明电介质的表面反射
  • 2.3 透明电介质的菲涅耳反射系数
  • 2.4 透明电介质表面反射光的偏振特性
  • 小结
  • 第三章 基于偏振分析的透明物体三维重建的数学模型
  • 3.1 透明物体表面入射面方位角的数学建模
  • 3.2 透明物体表面入射角的数学建模
  • 3.3 入射角数学模型的改进
  • 小结
  • 第四章 实验装置及其采集结果
  • 4.1 实验假设
  • 4.2 实验装置
  • 4.3 被测物体及采集结果
  • 小结
  • 第五章 数字图像处理及其实验结果
  • 5.1 数字图像处理概述
  • 5.2 被测物体图像的预处理
  • 5.3 偏振图像的边缘提取
  • 5.4 曲线拟合
  • 5.5 松弛迭代
  • 5.6 重建结果
  • 小结
  • 结论
  • 致谢
  • 参考文献
  • 相关论文文献

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