基于單幅圖像的交互式三維建模方法研究.pdf

1、隨著虛擬現(xiàn)實(shí)、3D打印等技術(shù)的迅速發(fā)展，三維模型廣泛應(yīng)用于場(chǎng)景建模，機(jī)器人導(dǎo)航，文化遺產(chǎn)保護(hù)等不同領(lǐng)域。許多這樣的應(yīng)用場(chǎng)景需要從現(xiàn)實(shí)世界中獲取三維模型。傳統(tǒng)的基于三維建模軟件和采用儀器設(shè)備獲取深度信息的建模方法在建模的過(guò)程中由于操作復(fù)雜繁瑣，效率較低，已無(wú)法滿(mǎn)足日益增長(zhǎng)的建模應(yīng)用需求。因此，如何快速、直接地基于真實(shí)世界構(gòu)建場(chǎng)景的三維模型是當(dāng)前面臨的一個(gè)重要問(wèn)題。圖像作為一種快速捕獲周?chē)澜绲拿浇?，是三維建模的重要資源?；趫D像的建模技術(shù)

2、具有數(shù)據(jù)獲取廣泛，建模效果真實(shí)感強(qiáng)等特點(diǎn)，一直以來(lái)是計(jì)算機(jī)圖形學(xué)和計(jì)算機(jī)視覺(jué)等領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。由于透視投影的影響，圖像缺失三維場(chǎng)景的深度信息，在不引入先驗(yàn)信息的情況下，根據(jù)單幅圖像構(gòu)建目標(biāo)物體的三維建模仍是一個(gè)巨大的挑戰(zhàn)。
　　本文基于這一普遍存在的性質(zhì)提出了一種交互式單幅圖像建模方法，將建模問(wèn)題劃分為語(yǔ)義任務(wù)和幾何任務(wù)。語(yǔ)義任務(wù)由人類(lèi)高層次的認(rèn)知能力實(shí)現(xiàn)，包含目標(biāo)物體的分割、識(shí)別，通過(guò)拖動(dòng)幾何基元到圖像相應(yīng)部分實(shí)現(xiàn)基元匹配，計(jì)算

3、機(jī)自動(dòng)調(diào)整基元參數(shù)以擬合目標(biāo)物體；幾何任務(wù)包含推斷各基元之間的幾何語(yǔ)義關(guān)系，在滿(mǎn)足這些約束關(guān)系的前提下聯(lián)合優(yōu)化所有基元參數(shù)，確定各基元之間的位置關(guān)系，這是一個(gè)非凸優(yōu)化問(wèn)題，需要大規(guī)模的計(jì)算。本文的建模方法將人的語(yǔ)義識(shí)別能力和計(jì)算機(jī)在計(jì)算方面的優(yōu)勢(shì)相結(jié)合，根據(jù)用戶(hù)少量的輔助交互，從未標(biāo)定的單幅圖像中快速構(gòu)建出具有真實(shí)感的三維模型。實(shí)驗(yàn)表明，構(gòu)建的三維模型由幾何基元組成，包含各部件之間的結(jié)構(gòu)信息，具有輕量化、易存儲(chǔ)的特點(diǎn)，并可對(duì)模型進(jìn)行部件