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三维人脸模型的约束纹理映射算法研究

作　者: 黄体楠
导　师: 梁荣华；黄鲜萍
学　校: 浙江工业大学
专　业: 计算机应用技术
关键词: 三维颅面复原 约束纹理映射 约束点 Delaunay三角化 网格剖分
分类号: TP391.41
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要


计算机辅助的三维颅面复原采用计算机图形学技术从颅骨数据样本复原人脸面貌,可以应用于刑侦、考古、医学等领域。本文研究内容作为计算机辅助的三维颅面复原项目的一部分,研究一种约束纹理映射算法,使得三维颅面复原的效果具有照片真实感。约束纹理映射是一类特殊的纹理映射算法,它保证了模型在纹理映射时特征区域的匹配。本文对国内外学者提出的多种约束纹理映射算法进行研究和比较,提出了一种基于三维颅面的约束纹理映射算法。本方法首先通过手工交互在模型和纹理上添加约束点,用来标记模型以及纹理上对应的特征位置;在网格模型上添加约束点的同时,采用逐点插入法将约束点插入到网格模型中,并使用局部优化法对网格进行优化,保证新产生的网格为Delaunay三角网格;然后,对纹理进行Delaunay三角划分,根据纹理上约束点的拓扑连接关系,对模型采用逼近的最短路径进行三角剖分;接着对分割后的网格以及纹理采用径向基函数实现纹理映射;最后根据网格点所处的位置和属性,采取相应的方法进行优化。同以往的约束纹理映射算法相比,本文算法不需要预先把网格模型参数化到二维空间;在映射方法上,本文算法首先把复杂的网格模型根据约束点分割成小片网格三角片,再根据径向基函数能够对离散数据进行平滑插值的特性,使用径向基函数对非约束点纹理坐标进行插值求解,实现纹理映射。此方法既保证了纹理映射的有效性,又可以提高纹理映射的平滑度。最后,本文实现了一个约束纹理映射的原型系统,该系统采用手工交互在模型和纹理的特征位置标记约束点,并实现三维颅面模型的约束纹理映射,从而验证了本算法的有效性。

全文目录


摘要  5-6
ABSTRACT  6-10
第1章 绪论  10-15
  1.1 研究背景与意义  10-12
  1.2 国内外研究现状  12-13
  1.3 研究内容与组织结构  13-15
第2章 纹理映射技术  15-25
  2.1 纹理映射介绍  15-17
    2.1.1 纹理的分类  15-16
    2.1.2 纹理映射方法  16-17
  2.2 球面纹理映射  17-19
  2.3 圆柱形纹理映射  19-20
  2.4 约束纹理映射  20-24
    2.4.1 基于纹理形变优化的约束纹理映射  21-22
    2.4.2 Matchmaker算法  22-23
    2.4.3 基于RBF插值的约束纹理映射  23-24
  2.5 本章小结  24-25
第3章 约束纹理映射中的网格处理  25-34
  3.1 Delaunay三角化  25-27
    3.1.1 Delaunay三角剖分特性  25
    3.1.2 Delaunay三角化基本原理  25-26
    3.1.3 Delaunay三角化算法  26-27
  3.2 网格参数化  27-31
    3.2.1 网格参数化简介  27
    3.2.2 基本概念  27-28
    3.2.3 平面参数化方法  28-31
  3.3 基于径向基函数插值的参数化  31-33
    3.3.1 径向基函数网络结构  31
    3.3.2 径向基函数插值  31-32
    3.3.3 纹理映射中径向基函数的应用  32-33
  3.4 本章小结  33-34
第4章 基于三维颅面的约束纹理映射  34-52
  4.1 算法流程  34-35
  4.2 基于颅面特征的纹理约束定义  35-36
  4.3 纹理的Delaunay三角化  36-38
  4.4 基于最短路径的模型三角剖分  38-41
  4.5 基于径向基函数的纹理映射  41-43
  4.6 基于邻域坐标的网格优化  43-45
  4.7 实验结果与分析  45-50
    4.7.1 实验结果  45-47
    4.7.2 结果比较与分析  47-50
  4.8 本章小结  50-52
第5章 原型系统的实现  52-59
  5.1 系统设计  52-56
    5.1.1 系统结构设计  53-55
    5.1.2 系统程序设计  55-56
  5.2 系统实现  56-58
  5.3 本章小结  58-59
第6章 总结与展望  59-61
  6.1 总结  59-60
  6.2 展望  60-61
参考文献  61-64
致谢  64-65
攻读学位期间参加的科研项目和成果  65

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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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