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三维模型实拍纹理高精度重建研究

作　者: 刁常宇
导　师: 鲁东明
学　校: 浙江大学
专　业: 计算机应用技术
关键词: 三维建模纹理映射重光照纹理融合 BRDF光场模型
分类号: TP391.41
类　型: 博士论文
年　份: 2007年
下　载: 519次
引　用: 4次
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内容摘要

真实对象的三维重建,是虚拟现实领域中重要的研究内容之一,在文物数字化存档、电影、电视、广告、电子游戏等方面都正在得到越来越广泛的应用。三维形状重建和实拍纹理重建是真实对象三维重建中的两大核心内容,三维扫描、模型配准、模型拼接等技术的发展已经能够较好地支持真实对象的三维形状重建,然而实拍纹理重建相关的纹理映射、纹理融合等技术尚未发展成熟。三维模型实拍纹理高精度重建是指利用多个角度拍摄的真实对象高分辨率数码照片映射融合生成完整的三维模型纹理,并在处理过程中保持纹理的分辨率和色彩还原度。本文将针对三维模型实拍纹理高精度重建过程中的一系列关键问题进行研究,并提出完整解决三维模型实拍纹理高精度重建的解决方法,主要包括了如下的内容;1)纹理重建技术研究综述分析了纹理重建技术相关研究的发展历程,并对实拍纹理映射相关的相机标定方法进行了介绍与评价,还对纹理反走样、纹理融合及光场材质属性重建等一系列相关技术的发展和最新成果进行了综述。2)基于无规则对应点的纹理映射技术研究基于交互指定的三维模型表面与纹理照片之间的任意特征点对生成纹理坐标的技术、基于透视投影的快速纹理坐标遮挡剔除技术,以及基于自然邻居插值的纹理坐标插值校正技术。3)全局纹理重光照与细节融合技术研究基于最小均方差的多幅纹理全局亮度校正和色度校正技术、多幅重叠纹理加权融合技术。4)物体表面光反射属性快速重建技术研究基于简单采样的Blinn光照模型全局高光参数及逐顶点漫反射参数快速稳定求解技术。通过对三维模型实拍纹理高精度重建技术的研究,开发建立了高精度纹理重建系统,并在文物数字化存档的实际工作中进行了应用验证。从敦煌、金沙、良渚、河姆渡等遗址多件珍贵文物三维模型实拍纹理高精度重建的结果来看,本文的研究成果有效解决了基于实拍照片映射和融合生成三维模型高分辨率高保真纹理的问题。

全文目录

摘要  3-5
Abstract  5-11
第1章绪论  11-15
  1.1 论文研究的背景  11-12
  1.2 论文研究的意义  12
  1.3 论文研究的主要工作  12-13
  1.4 本文的组织  13-15
第2章纹理重建技术研究综述  15-38
  2.1 纹理映射  17-19
  2.2 相机标定  19-29
    2.2.1 DLT相机标定方法  24-25
    2.2.2 RAC相机标定方法  25-27
    2.2.3 改进的相机标定方法  27-29
  2.3 纹理反走样  29-30
  2.4 纹理融合  30-33
  2.5 光场材质属性重建  33-36
  2.6 本章小结  36-38
第3章基于无规则对应点的纹理映射技术  38-61
  3.1 基于无规则对应点的纹理透视映射参数求解  39-51
    3.1.1 给定三组对应点时的纹理透视映射参数初始值求解  40-45
    3.1.2 多于三组对应点时的纹理透视映射参数最优化求解  45-51
  3.2 快速纹理坐标遮挡剔除  51-56
  3.3 基于对应点的纹理坐标插值校正  56-59
  3.4 本章小结  59-61
第4章全局纹理重光照与细节融合技术  61-87
  4.1 纹理融合效果评价  61-67
  4.2 全局纹理重光照  67-78
    4.2.1 色彩空间选择  69-71
    4.2.2 基于最小均方差的全局亮度校正  71-73
    4.2.3 基于最小均方差的全局色度校正  73-78
  4.3 细节纹理融合  78-85
    4.3.1 纹理图像像素权值计算  80-81
    4.3.2 纹理图像映射区域选取  81-82
    4.3.3 纹理图像重叠区域的融合映射  82-85
  4.4 本章小结  85-87
第5章物体表面光反射属性快速重建  87-107
  5.1 光反射模型选择  89-98
    5.1.1 Lambert漫反射模型  90-91
    5.1.2 Phong模型  91-92
    5.1.3 基于微表面的精确模型  92-98
  5.2 基于简单采样的Blinn模型参数求解  98-105
    5.2.1 图像像素点与三维模型表面的对应关系求解  99-103
    5.2.2 Blinn模型参数最优化求解  103-105
  5.3 本章小结  105-107
第6章系统开发与应用验证  107-123
  6.1 三维模型实拍纹理高精度重建系统开发  107-115
    6.1.1 开发环境  107-108
    6.1.2 体系结构设计  108-110
    6.1.3 系统功能与操作方法  110-115
  6.2 应用验证  115-123
    6.2.1 纹理映射技术的应用验证  115-118
    6.2.2 纹理融合技术的应用验证  118-120
    6.2.3 表面光反射属性重建技术的应用验证  120-123
第7章总结与展望  123-126
  7.1 本文工作总结  123-124
  7.2 进一步工作展望  124-126
参考文献  126-131
攻读博士学位期间主要的研究成果  131-133
致谢  133

三维模型实拍纹理高精度重建研究

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