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基于光强修正的三维重构表面颜色渲染研究

作　者: 赫佳峦
导　师: 于晓洋
学　校: 哈尔滨理工大学
专　业: 测试计量技术及仪器
关键词: 三维重构颜色渲染光强修正颜色边界
分类号: TP391.41
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 77次
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内容摘要

结构光三维测量技术在三维非接触测量等领域应用前景广阔,传统的结构光三维测量技术只能够获取被测表面点的坐标信息,但是由于许多行业不仅要求获取被测表面的三维形貌数据,还需要获取其颜色信息,所以,颜色渲染技术得到人们越来越多的关注和应用。为此,本文从现有的颜色渲染方法中普遍存在效率较低或受光强影响严重的问题出发,针对被测物处于静态或准静态的场合,提出一种高效的、不受光强影响的颜色渲染方法。在现有渲染方法的赋色过程中,存在由于被测表面几何特性不同而带来的误差。为了反映被测表面几何特性的变化,本文将其分解为若干子单元,因此被测表面几何特性的变化可视为各子单元姿态的变化,即各子单元与投影仪以及摄像机之间相对位置的变化。在此基础上分析了各子单元姿态的变化与其入射、反射光强的关系。结合这种关系对颜色的影响,并从消除入射、反射光强对颜色渲染的影响出发,提出一种不受入射、反射光强影响的颜色渲染方法。基于本文方法,建立仿真测量系统,针对不同形状和颜色的表面进行仿真实验,对本文渲染方法进行定量和定性的验证与评价。针对本文渲染方法以子单元为单位进行赋色的特点,通过分析,发现一种普遍存在于渲染表面颜色边界处的颜色误差。因此,以得到高质量的渲染表面为目的,在颜色渲染之前,选取基于色差梯度的彩色图像边缘检测方法,对被测表面彩色图像的颜色边缘进行定位,进而,对颜色边界处子单元的颜色信息进行集中修正,并对修正方法进行实验验证。利用结构光三维测量系统得到的三维测量数据,对不同尺寸、形状和材质的实际物体进行了颜色渲染实验,结果表明:被测表面各局部位置的入射、反射光强得到了统一的修正,渲染后颜色分量R、G、B的误差均小于0.02(颜色分量R、G、B的取值范围限定在0到1之间)。而人眼对R、G、B颜色分量的分辨率约为0.02,即人眼无法分辨渲染表面的颜色误差,因而能获得良好的视觉效果。

全文目录

摘要  5-6
ABSTRACT  6-11
第1章绪论  11-21
  1.1 课题背景及意义  11
  1.2 三维数字化技术的典型应用  11-15
  1.3 颜色渲染技术的现状  15-19
  1.4 课题来源及主要研究内容  19-21
第2章颜色渲染原理及仿真实现  21-36
  2.1 引言  21
  2.2 三维测量系统  21-25
    2.2.1 系统数学模型  21-22
    2.2.2 编解码方法与渲染效率  22-23
    2.2.3 三维点云与渲染效果  23-25
  2.3 颜色渲染原理  25-30
    2.3.1 传统颜色渲染原理及不足  25-26
    2.3.2 基于光强修正的颜色渲染原理  26-30
  2.4 颜色渲染仿真实验  30-35
    2.4.1 仿真系统的组建  30-32
    2.4.2 定量评价实验  32-34
    2.4.3 定性评价实验  34-35
  2.5 本章小结  35-36
第3章颜色边界的渲染误差修正  36-48
  3.1 引言  36
  3.2 颜色边界的渲染误差分析  36-37
  3.3 基于边缘检测的颜色边界修正原理  37-44
    3.3.1 基于色差梯度的彩色边缘检测  38-41
    3.3.2 颜色边界修正原理  41-44
  3.4 颜色边界修正仿真实验  44-47
    3.4.1 定量评价实验  44-46
    3.4.2 定性评价试验  46-47
  3.5 本章小结  47-48
第4章颜色渲染系统实验  48-54
  4.1 引言  48
  4.2 实际装置  48-50
  4.3 不同表面的颜色渲染实验  50-53
  4.4 本章小结  53-54
结论  54-55
参考文献  55-58
攻读学位期间发表的学术论文  58-59
致谢  59

基于光强修正的三维重构表面颜色渲染研究

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