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基于变化反照率值的单幅图像三维重建算法研究

作　者: 徐爱秋
导　师: 马银平；代冀阳
学　校: 南昌航空大学
专　业: 信号与信息处理
关键词: 从明暗恢复形状朗伯体反射模型线性化方法反照率估计
分类号: TP391.41
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
下　载: 93次
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内容摘要

三维重建技术作为计算机视觉领域的一个重要研究方向,已在社会生产、生活的各个方面显示出越来越不可忽视的地位,具有广泛的应用价值。从明暗恢复形状(SFS)的方法,由于只需单幅图像的灰度信息就可恢复景物三维表面形状,所以近年来在理论研究和实践应用中得到了不断的发展和完善,成为三维重建技术的一个研究热点。论文首先回顾了SFS研究所走过的历程,总结了近年来该领域的研究热点问题。在理解SFS问题本质的基础上,系统地归纳总结了目前国内外现有的SFS算法,即最小化方法、演化方法、局部方法和线性化方法,并给出了算法的性能分析与比较。传统算法研究SFS问题时,大多假设一幅图像中反照率值ρ为单一值,这种假设使得SFS算法的应用有局限性。针对这一点,本文给出了一种局部反照率值的估计方法,首先计算出图像每一点对应的反照率值,设计出基于变化反照率值的SFS算法;然后通过对合成图像的三维形貌恢复实验检验了SFS线性化方法对正确解的收敛性,对真实图像的实验说明本算法相对于传统算法的改进性和有效性,扩大了SFS算法的应用范围。SFS线性化方法可应用于不同领域,如自然景物、文物及艺术品复原、人脸识别及一些人所不能及的特殊领域。随着计算机图像处理技术的不断进步和对SFS问题研究的进一步深入,SFS算法将具有广泛的应用前景。

全文目录

摘要  3-4
ABSTRACT  4-8
第1章绪论  8-17
  1.1 引言  8-10
  1.2 Shape from Shading 研究概况与应用前景  10-13
    1.2.1 研究概况  10-11
    1.2.2 应用前景  11-13
  1.3 存在的问题  13-15
  1.4 本文的研究内容  15-17
    1.4.1 主要研究内容  15
    1.4.2 论文结构安排  15-17
第2章图像预处理  17-25
  2.1 直方图变换增强  17-20
  2.2 图像平滑处理  20-24
    2.2.1 线性平滑滤波器  21-23
    2.2.2 中值滤波  23-24
  2.3 彩色图像转化为灰度图像  24
  2.4 小结  24-25
第3章 SFS 理论分析及研究现状  25-38
  3.1 SFS 的原理  25-26
  3.2 光源方向的估计  26-32
    3.2.1 偏角θ的估计方法  28-30
    3.2.2 倾角ф的估计方法  30-32
  3.3 典型算法  32-37
    3.3.1 最小化方法  33-34
    3.3.2 演化方法  34-36
    3.3.3 局部分析方法  36-37
    3.3.4 线性化方法  37
  3.4 小结  37-38
第4章基于变化反照率值的 SFS 算法设计  38-50
  4.1 曲面的表达方式  38-39
  4.2 基于变化反照率值的 SFS 算法设计  39-49
    4.2.1 反照率值估计  40-41
    4.2.2 图像分割  41-45
    4.2.3 基于变化反照率值的线性化方法原理  45-48
    4.2.4 线性化方法收敛性的讨论  48-49
  4.3 小结  49-50
第5章基于变化反照率值的 SFS 算法的应用  50-64
  5.1 球面等理想曲面的三维重建  50-58
    5.1.1 半球面的重建  50-53
    5.1.2 半椭球面的重建  53-55
    5.1.3 半圆柱面的重建  55-58
  5.2 基于单一与变化反照率值 SFS 算法的重建结果比较  58-62
    5.2.1 实验一  58-60
    5.2.2 实验二  60-61
    5.2.3 实验三  61-62
  5.3 小结  62-64
第6章 SFS 算法在各领域中的应用  64-70
  6.1 SFS 算法的应用  64-68
  6.2 小结  68-70
第7章全文总结与展望  70-72
参考文献  72-77
发表论文和参加科研情况说明  77-78
致谢  78-79

基于变化反照率值的单幅图像三维重建算法研究

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