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织物悬垂形态的三维重建方法研究

作　者: 周月元
导　师: 李德骏
学　校: 武汉纺织大学
专　业: 物理电子学
关键词: 织物悬垂形态图像处理等高线 Delaunay三角网三维重建
分类号: TP391.41
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

织物的悬垂特性是指织物因自重而下垂的性能,是影响织物外观美感诸多因素中最重要的因素之一。具有优良悬垂特性的织物容易形成流畅、优雅的视觉效果。对于织物的悬垂特性的评价包括主观评价和客观评价。对于织物悬垂特性的客观评价研究经过力学领域中的研究,到悬垂形态模拟,以及现在流行的应用图像处理技术研究悬垂性能,已得到了大量悬垂的指标,包括一些静态和动态特性指标以及三维特性指标。到此对织物的悬垂特性已有了较成熟的研究,有人已设计出织物悬垂特性的软件系统,而在此系统中对织物悬垂的三维重建是必不可少的,此三维悬垂图基本上可以作为主观评价的实物图像,也可以让观察者从计算机上得到非常直观的织物悬垂效果。本文简要论述了评价织物悬垂特性的各种评价方法,研究比较了织物悬垂形态三维重建的4种方法。根据平行光管的原理,光源通过狭缝和聚焦透镜,如果狭缝在聚焦透镜上时产生一束平行光线。而本文采用9个激光二极管通过狭缝和透镜产生水平光线在悬垂织物上的投影形成等高线,通过摄像头采集含等高线的图像,该方法与传统的三维悬垂测试仪获得等高线的方法相比,具有结构简单,不受环境光影响,易于采集等优点。该图像经过一系列图像处理,得到等高线信息。通过径向扫描得到离散等高线。对于三维建模,介绍了三角网格生成法,其中最好的是Delaunay三角网,比较三类Delaunay形成算法,然后通过对等高线约束的Delaunay三角生长法的改进得到织物悬垂形态的三角网格。该方法与贝塞尔曲面相比,具有简单、快速等优点。在VC++6.0平台和OpenGL工具下,通过坐标变换和光照等技术等,成功对织物悬垂形态进行三维重建。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-9
1 绪论  9-17
  1.1 研究目的和意义  9
  1.2 织物悬垂形态的三维重建研究背景  9-11
  1.3 织物悬垂形态的三维重建方法简述  11-15
  1.4 本文的主要工作  15-16
  1.5 本章小结  16-17
2 三维显示技术  17-27
  2.1 OpenGL 的基本简介  17-21
    2.1.1 OpenGL 的工作原理  18-19
    2.1.2 坐标系概念  19
    2.1.3 OpenGL 的三维显示  19-21
  2.2 主要涉及到的OpenGL 技术  21-23
    2.2.1 双缓存技术  21
    2.2.2 绘制几何图元  21-22
    2.2.3 坐标转换  22
    2.2.4 光照  22
    2.2.5 显示列表  22-23
  2.3 OpenGL 的图形编程环境  23-26
  2.4 本章小结  26-27
3 基于图像处理的悬垂形态图像等高线获取  27-38
  3.1 图像预处理  27-28
  3.2 图像的边缘检测  28-31
  3.3 图像二值化  31-32
  3.4 悬垂图像轮廓识别方法  32-34
    3.4.1 边界跟踪算法  33-34
    3.4.2 径向扫描算法  34
  3.5 等高线的获取  34-36
    3.5.1 织物悬垂的等高线采集  34-36
    3.5.2 等高线获取  36
  3.6 等高线离散化  36-37
  3.7 本章小结  37-38
4 织物悬垂形态的三维重建  38-50
  4.1 Delaunay 三角网算法的基本原理  38-39
  4.2 Delaunay 三角网的应用  39
  4.3 Delaunay 三角网的三类算法  39-43
    4.3.1 分割归并法  39-41
    4.3.2 逐点插入法  41-42
    4.3.3 三角网增长法  42-43
  4.4 基于等高线约束的Delaunay三角网的构建  43-47
    4.4.1 算法描述  43-47
    4.4.2 算法实现  47
  4.5 织物悬垂形态的Deluanay三角网格实现  47-48
  4.6 织物三维悬垂形态重建的显示结果  48-49
  4.7 本章小结  49-50
5 结论及展望  50-51
  5.1 本文的总结  50
  5.2 未来研究展望  50-51
致谢  51-52
参考文献  52-55
附录  55

织物悬垂形态的三维重建方法研究

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