面向空間多視點(diǎn)圖像的三維場(chǎng)景渲染與重建技術(shù)研究.pdf

1、三維場(chǎng)景渲染與重建是利用場(chǎng)景的圖形或圖像等信息渲染出特定觀測(cè)視點(diǎn)的場(chǎng)景圖像和重建出三維場(chǎng)景的結(jié)構(gòu)模型，它是計(jì)算機(jī)視覺(jué)中的一個(gè)重要的研究課題，開(kāi)展該方面的研究對(duì)于模式識(shí)別、虛擬現(xiàn)實(shí)、探險(xiǎn)救援、軍事偵察等都具有非常重要的意義。
　　經(jīng)典的三維場(chǎng)景渲染與重建方法按照基本處理單位的不同分為：以像素點(diǎn)作為基本處理單位逐點(diǎn)進(jìn)行渲染與重建，該方法獲得的渲染圖像和重建模型比較真實(shí)，但是速度較慢；以網(wǎng)格作為基本處理單位進(jìn)行渲染與重建，該計(jì)算速度較快

2、，基本能滿足實(shí)時(shí)渲染的要求，但是當(dāng)網(wǎng)格內(nèi)包含目標(biāo)邊界時(shí)導(dǎo)致渲染圖像和重建模型失真。另外，現(xiàn)有的諸多渲染與重建算法均要求已知不同觀測(cè)視點(diǎn)的坐標(biāo)，而現(xiàn)實(shí)情況下并不一定能精確獲得視點(diǎn)的坐標(biāo)，例如水下機(jī)器人受水流沖擊影響，在拍照時(shí)坐標(biāo)很難確定。
　　本文是以圖像粒(即連通區(qū)域)作為基本處理單位，研究基于空間多視點(diǎn)圖像的三維場(chǎng)景渲染與重建技術(shù)。主要研究?jī)?nèi)容包括：
　　(1)基于形態(tài)學(xué)連通性理論的?；芯?br>　　考慮到圖像的色相、亮

3、度和紋理等特性，提出了利用形態(tài)學(xué)屬性連通算子研究彩色圖像的?；椒?，每個(gè)粒代表了一個(gè)不規(guī)則形狀的連通區(qū)域。同一粒的內(nèi)部像素點(diǎn)具有同質(zhì)性或相同的紋理結(jié)構(gòu)，不同粒中像素點(diǎn)的值具有不同的特性。探討了基于隱馬爾科夫模型的粒邊界確定方法，降低了視角、光照對(duì)彩色圖像?；挠绊?。
　　(2)基于空間拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的圖像配準(zhǔn)研究
　　建立了基于有向圖的圖像粒(連通區(qū)域)空間拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)關(guān)系，引入可達(dá)矩陣分析拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖中有向樹(shù)和有向回路(即廣義頂點(diǎn))的

4、特點(diǎn)。將圖像粒進(jìn)行模糊化，探討了基于模糊推理的不同視點(diǎn)間圖像粒的全局最佳匹配問(wèn)題，在圖像粒匹配的基礎(chǔ)上，分析粒內(nèi)特征點(diǎn)匹配關(guān)系，建立了匹配粒內(nèi)像素點(diǎn)的單應(yīng)映射。該方法消除了具有自相似結(jié)構(gòu)的不同視點(diǎn)圖像間錯(cuò)誤匹配問(wèn)題。
　　(3)在未知多視點(diǎn)相機(jī)位置關(guān)系的前提下，實(shí)現(xiàn)三維場(chǎng)景渲染與重建。
　　針對(duì)相機(jī)徑向畸變等因素的影響，提出了基于加權(quán)Sampson近似的不同視點(diǎn)相機(jī)間相對(duì)位置計(jì)算方法。提出了基于視圖張力漂移的場(chǎng)景深度估計(jì)方法