基于視頻的多視圖三維建模在3D打印技術(shù)中的應用.pdf

1、隨著桌面3D打印機的普及，3D建模的需求也日益增加?；诮＼浖恼蚪７椒?，技術(shù)含量高，設計模型所需時間長，而且主要針對機械零部件設計，很難構(gòu)建復雜任意形狀物體。本文采取逆向建模方法，利用基于多視圖的三維重建代替價格高昂的3D掃描設備，可以方便快捷對非常復雜的實際物體進行建模。進一步通過數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換和切片，即可進行3D打印。本文對基于多視圖的三維重建及后續(xù)數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換和切片技術(shù)進行了系統(tǒng)研究，論文的主要工作和貢獻包括:
　　實

2、現(xiàn)了一套從視頻拍攝到3D打印的整套工藝流程，主要包括視頻清晰度檢測與關(guān)鍵幀篩選、基于多視圖的三維重建、從PLY點云到STL三角網(wǎng)格的數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換、分層切片等四個步驟。實現(xiàn)了上述流程所涉及的各種算法，包括基于平均梯度法的圖像清晰度檢測算法、基于匹配特征點數(shù)目的圖像篩選算法、PMVS三維重建算法等?；谏鲜隽鞒?，只要圍繞實際物體拍攝一段視頻，就可以重建該物體的三維模型，并轉(zhuǎn)換生成切片數(shù)據(jù)，進行3D打印。
　　針對三維重建不完整導致的空

3、洞，通過體素可視化分析進行空洞定位，進一步提出了一種添加輔助圖片構(gòu)建最佳相機網(wǎng)絡的方法，該方法首先估計需要補充的圖像所在坐標位置，然后在視頻序列中找到距離該位置最近的圖片加入到重構(gòu)序列中，對模型進行重建修補。
　　針對PLY文件轉(zhuǎn)換成STL文件后存在的錯誤，采用最小內(nèi)角修補空洞的方法對空洞進行修復。當空洞是空間多邊形時，通過計算環(huán)內(nèi)各頂點外邊的夾角，找到最小內(nèi)角，生成與之相關(guān)的面片，如此循環(huán)，直到將空洞分成了全部由三角形面片組成的

4、多邊形。
　　對基于幾何拓撲信息的分層切片算法和基于三角形面片位置信息的分層切片算法進行了分析，結(jié)合這兩種算法的優(yōu)點提出了一種改進算法。即先根據(jù)Z值排序，再對正在被切片的三角形面片建立拓撲關(guān)系，然后再切片，切片后的線段有序，自動形成完整的輪廓線。實驗結(jié)果表明，改進后的算法切片時間比目前主流的切片算法Cura切片時間用時減少很多。
　　本文對多種物體進行視頻拍攝、3D建模與打印，皆取得了較好結(jié)果，證明了整個工藝流程與算法的可行