基于自陰影處理的SFS三維重建算法研究.pdf

1、隨著計(jì)算機(jī)視覺和虛擬現(xiàn)實(shí)的不斷發(fā)展，圖像的三維重建日益成為計(jì)算機(jī)科學(xué)的一個(gè)重要研究課題，在社會(huì)生產(chǎn)、生活的各個(gè)領(lǐng)域表現(xiàn)出越來越重要的地位和作用，尤其在工業(yè)、醫(yī)學(xué)、國防、考古等領(lǐng)域，具有極其廣泛的應(yīng)用價(jià)值。目前，多種重建技術(shù)已經(jīng)形成，被統(tǒng)稱為“Shape from X”技術(shù)，X可以是運(yùn)動(dòng)、紋理、輪廓、陰影等。其中的明暗恢復(fù)形狀(Shape from Shading，以下簡稱SFS)只需要單幅圖像的灰度信息就能恢復(fù)出物體的三維形狀。該技術(shù)比

2、較容易實(shí)現(xiàn)，所需要的硬件設(shè)備和外界條件簡單，而且可用在一些其他技術(shù)不適用的特殊場合。
　　傳統(tǒng)SFS算法大多采用了不符合實(shí)際情況的苛刻假設(shè)條件，有的受噪聲干擾很大，有的計(jì)算非常復(fù)雜，有的收斂速度慢效率低，有的適用范圍小。本文主要工作及創(chuàng)新點(diǎn)是對自陰影檢測方法進(jìn)行改進(jìn)，并對最小基元遞推算法進(jìn)行優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)了物體的三維重建。
　　對于自陰影問題，重點(diǎn)研究了基于模型的邊緣檢測法。該方法對光照方向進(jìn)行了大致估計(jì)，再通過邊緣檢測得到自陰

3、影區(qū)域并進(jìn)行修正，去除了實(shí)際的自陰影區(qū)域，有效地解決了傳統(tǒng)方法在去除與目標(biāo)有相似顏色信息的自陰影時(shí)丟失目標(biāo)部分信息的現(xiàn)象，避免了三維重建的結(jié)果產(chǎn)生大的形狀畸變。
　　一般的最小基元遞推算法不考慮物體的自陰影，并假設(shè)反射率值為一個(gè)不變的常數(shù)，光源方向?yàn)橐阎?，本文對其進(jìn)行了優(yōu)化。選擇了符合假設(shè)條件的曲面進(jìn)行光源方向估計(jì)，對實(shí)際圖像分割后采用局部估計(jì)法進(jìn)行反射率值估計(jì)，最小基元遞推算法的求解采用非線性最小二乘法，并利用兩種遞推路徑計(jì)算再