基于单幅图像的交互式建模技术研究

论文摘要

基于图像的三维重建需要以三维几何实体为模型,通过各种变换、裁剪和消隐等操作来确定场景的外观、场景的几何结构、光照模型、反射特性和动力学特性。单幅图像三维建模是基于图像建模的最简化问题。在不同的单幅图像建模技术中,基于交互的方法通过引入人的先验知识获取图像灭点,使用几何方法计算相机参数,从而简化计算并降低软件设计的复杂度,具有其他方法不具备的优点。本文针对单幅图像三维重建中的关键技术进行了研究,主要内容为:1、基于图像建模技术的基本原理和模型。介绍基于图像建模技术的基本原理和建模技术,对计算机视觉和数字摄影测量学中的相机模型进行比较,并讨论射影几何和分层重建的基本理论。2、基于单幅图像的交互式建模。利用射影几何的原理,将齐次坐标的向量运算特性应用到交点拟合中,利用最小二乘法整体平差,提出了一种利用空间平行线在平面透视投影图中拟合交点的方法,在不损失精度的前提下能够较精确地提取空间平行线在平面透视图中的交点。在获取灭点的基础上,结合计算机视觉和数字摄影测量学中的相关理论详细分析了相机内外参数的推导过程。3、基于OpenGL的纹理映射技术研究。分析介绍了OpenGL的纹理映射机理,结合分层重建理论给出了纹理映射和纠正的基本原理。在此基础上设计了软件平台,对不同待测相片进行重建,并得出了较理想的试验结果。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 国内外研究动态
• 1.3 一些具有代表性的三维重建软件
• 1.4 主要研究内容
• 第二章 基于图像建模技术的基本原理和模型
• 2.1 建模技术分类
• 2.2 坐标系和相机模型
• 2.3 单幅图像建模的几何基础
• 2.4 本章小结
• 第三章 基于单幅图像的交互式建模
• 3.1 空间平行线在平面透视投影图中的交点拟合
• 3.2 交互式图像建模中的图像处理
• 3.3 基于灭点几何的建模方法
• 3.4 基于单应性矩阵的建模方法
• 3.5 基于共线方程的建模方法
• 3.6 基于相对深度的建模方法
• 3.7 本章小结
• 第四章 基于OPENGL的纹理映射技术
• 4.1 纹理映射和纠正
• 4.2 OpenGL纹理映射
• 4.3 纹理映射的具体实现方法
• 4.4 本章小结
• 第五章 软件设计
• 5.1 开发环境和重建方案
• 5.2 软件功能和重建过程
• 5.3 本章小结
• 第六章 实验
• 6.1 空间平行线在平面透视投影中的交点拟合
• 6.2 基于灭点几何的相机参数获取
• 6.3 基于灭点几何的三维重建
• 6.4 试验分析
• 第七章 结论
• 参考文献
• 攻读学位期间的研究成果
• 致谢