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安全多面体可视外壳及应用研究

归档日期:04-30       文本归类:多面体简化      文章编辑:爱尚语录

  基于视频图像的三维重建技术是计算机视觉、虚拟现实、计算机仿真等领域重要的研究内容,该技术利用多幅视频图像中的信息来恢复物体的三维模型。现有的基于图像的建模方法中,可视外壳建模方法能够利用侧影轮廓信息快速恢复物体的三维模型,其中多面体可视外壳建模方法具有不依赖于视点、计算速度快、易于图形硬件加速等优点,因而广泛应用在建模与交互系统中。但是当场景中包含多个物体或者复杂形状的凹面体时,可视外壳方法构建的模型可能存在冗余体现象,不能准确表示原来的物体。为解决这一问题,本文在分析研究各种可视外壳建模方法及冗余体去除技术基础上,结合基于图像绘制的安全外壳思想,围绕基于多面体可视外壳的准确性建模技术方面进行了分析和研究: 1.通过对多面体可视外壳建模方法的研究,采用几何投影技术及极线几何的增量运算,将三维空间计算转化为二维平面的交集计算,加速建模过程,同时结合优化的多边形裁剪算法,减少求交集操作的次数,能够实时构建出视点无关的三维模型。 2.在分析研究各种冗余体去除技术的基础上,给出安全多面体可视外壳建模方法。该方法结合基于图像绘制的安全外壳思想,充分利用图像侧影轮廓信息进行区域划分,对构建的粗略多面体模型进行优化,完全去除不属于真实物体的冗余多面体,得到准确的三维模型。 3.结合几何投影技术,给出一种快速有效的多面体模型的分割与合并算法,将三维空间的体操作降到二维平面的多边形上进行计算,得到多边形的差和并的结果,然后反投回多面体的相应多边形,快速得到多面体分割与合并结果,用于安全多面体可视外壳建模过程。 最后实现上述算法并对实验结果进行比较和分析,然后在自由视点视频合成系统及虚实交互演示系统中进行验证。实验表明,本文提出的方法在不增加侧影轮廓数量的基础上,能够完全去除多面体可视外壳建模产生的冗余体,提高建模的准确度,得到视点无关的安全多面体可视外壳模型。

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