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基于实拍照片的纹理映射研究

作　者: 王明宇
导　师: 王琰
学　校: 沈阳理工大学
专　业: 计算机软件与理论
关键词: 三维建模 纹理映射 相机标定 三维拾取 图像配准
分类号: TP391.41
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要


虚拟现实技术是计算机图形学和计算机视觉领域研究的一个重要课题,在文物保护、电影特效、广告制作、电子商务等领域有着广泛的应用。对于真实场景的三维重建,通常采用基于三维几何模型为其表面添加纹理的方法来增强真实感,这个过程一般需要两步,构建三维物体的几何模型和为几何模型添加纹理。目前,采用三维扫描采集数据的方法已经可以对真实对象的形状进行三维重建,重建对象纹理就成为了三维重建的研究重点。基于实拍照片的纹理映射主要是指利用数码照相机拍摄获得真实对象的表面纹理,然后利用透视投影矩阵建立三维模型和纹理图像之间的映射关系,将真实纹理映射到三维模型表面,使模型具有真实感。本文针对实拍照片纹理映射中的关键技术进行了研究,主要包括以下内容：(1)分析了纹理映射技术在国内外的发展概况,介绍了与纹理映射技术相关的计算机图形学、计算机视觉、数码相机参数标定理论、图像配准方法等知识；(2)提出了一种利用四组对应点求解相机外部参数的几何标定方法,利用人机交互的方法选取了4组对应点,分别求取了旋转矩阵和平移矩阵,得到了相机的全部外部参数,然后根据相机的内外参数信息求解了透视投影矩阵,建立了三维模型和数码照片之间的映射关系,实现了3D-2DD特征点的配准；(3)基于3D-2D特征点的配准方法关键是确定三维模型和二维图片的3D-2D匹配点,采用了人机交互的方式选取对应特征点对的方法,并提出了一种基于透视投影的快速三维拾取方法,可以较为精确的拾取到模型的三维空间坐标；(4)针对纹理图像存在视角变化的特点,在研究SIFT特征配准算法基础上,采用了马氏距离对SIFT算法误匹配点进行剔除,提高了图像配准的准确率。

全文目录


摘要  5-6
Abstract  6-11
第1章 绪论  11-15
  1.1 选题背景及研究意义  11-12
  1.2 纹理映射技术的发展与现状  12-13
  1.3 论文主要工作  13-14
  1.4 论文组织结构  14-15
第2章 纹理映射理论基础  15-37
  2.1 纹理映射  15-17
    2.1.1 纹理的定义与分类  15
    2.1.2 纹理映射基本原理  15-17
  2.2 相机标定理论  17-27
    2.2.1 相机成像原理  17-20
    2.2.2 DLT标定法  20
    2.2.3 RAC标定法  20-22
    2.2.4 张正友平面标定法  22-23
    2.2.5 分组标定法  23-27
  2.3 三维交互技术  27-31
    2.3.1 三维显示及拾取思想  28
    2.3.2 基于平行透视的三维拾取方法  28-30
    2.3.3 基于摄影透视的三维拾取方法  30-31
  2.4 图像配准理论  31-35
    2.4.1 图像配准概念  32
    2.4.2 图像空间变换  32-34
    2.4.3 图像配准方法  34-35
  2.5 本章小结  35-37
第3章 基于对应点的交互式纹理映射  37-51
  3.1 透视投影矩阵求解  38-43
    3.1.1 相机内参标定  38
    3.1.2 基于4组对应点的相机外参标定  38-41
    3.1.3 透视投影矩阵求解  41-43
  3.2 快速三维拾取算法  43-48
  3.3 遮挡剔除  48
  3.4 纹理反走样  48-49
  3.5 本章小结  49-51
第4章 基于SIFT特征的图像配准改进算法  51-69
  4.1 SIFT配准算法原理  51-57
    4.1.1 建立高斯差分(DOG)尺度空间  51-53
    4.1.2 特征点定位  53-54
    4.1.3 确定主方向  54
    4.1.4 计算特征描述子  54-57
  4.2 马氏距离  57-59
    4.2.1 马氏距离的概念  57-58
    4.2.2 马氏距离的仿射不变性  58-59
  4.3 基于SIFT的图像配准改进算法  59-68
    4.3.1 SIFT算法应用分析  59-62
    4.3.2 马氏距离在SIFT算法中的应用  62-68
  4.4 本章小结  68-69
第5章 系统设计与实验验证  69-77
  5.1 系统开发环境  69-71
    5.1.1 OpenGL简介  69-70
    5.1.2 OpenGL特点  70
    5.1.3 OpenGL纹理映射  70-71
  5.2 系统设计概要  71-72
  5.3 实验验证  72-76
  5.4 本章小结  76-77
结论  77-79
参考文献  79-83
攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果  83-84
致谢  84-85

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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 计算技术、计算机技术 > 计算机的应用 > 信息处理（信息加工） > 模式识别与装置 > 图像识别及其装置
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