【摘要】：三維對(duì)象重建在計(jì)算機(jī)視覺(jué)領(lǐng)域有著廣泛而深刻的研究意義,對(duì)象檢索、3D打印、場(chǎng)景理解、虛擬現(xiàn)實(shí)等技術(shù)都依賴(lài)于三維對(duì)象重建技術(shù)所生成的對(duì)象模型庫(kù)。隨著計(jì)算機(jī)圖形圖像處理設(shè)備性能的提升和深度信息獲取設(shè)備的普及,已經(jīng)有一些使用立體視覺(jué)方法基于RGB-D重建對(duì)象的技術(shù)。這些現(xiàn)有的三維對(duì)象重建技術(shù)基于嚴(yán)格布置的重建環(huán)境、預(yù)設(shè)的先驗(yàn),重建出相對(duì)精細(xì)而準(zhǔn)確的三維物體。然而,在自然場(chǎng)景中的三維對(duì)象重建技術(shù)要求能夠滿(mǎn)足在不干涉物體擺放位置與角度、對(duì)重建對(duì)象的大小和形狀沒(méi)有約束的前提下對(duì)場(chǎng)景中的物體進(jìn)行重建,而現(xiàn)有的對(duì)象重建工作在這方面的研究較少。因此,本文以計(jì)算機(jī)視覺(jué)為理論基礎(chǔ),對(duì)基于RGB-D的三維對(duì)象重建技術(shù)進(jìn)行了探究。本文提出并實(shí)現(xiàn)的基于RGB-D的對(duì)象分割與重建技術(shù)不需要干涉場(chǎng)景中物體的物理位置,只需要用戶(hù)在首幀提供交互式分割輸入,就可以由算法自動(dòng)地執(zhí)行分割與重建,得到最終的三維對(duì)象信息。為了實(shí)現(xiàn)首幀良好的分割效果,本文基于Graph Cuts分割框架,利用測(cè)地距離和邊界模型改進(jìn)了交互式分割算法,提高了分割的精度。同時(shí)邊界模型的提出和金字塔模型的應(yīng)用進(jìn)一步改進(jìn)了算法的效率。實(shí)驗(yàn)證實(shí)本文提出的RGB-D對(duì)象分割算法無(wú)論在精度、效率還是魯棒性上都優(yōu)于現(xiàn)有的分割算法,為接下來(lái)重建的部分提供了良好的輸入。為了實(shí)現(xiàn)針對(duì)對(duì)象的三維重建,本文改進(jìn)了KinectFusion的重建框架,加入了實(shí)時(shí)分割算法。本文提出的種子點(diǎn)推演算法和邊界分割模型能夠很好地推測(cè)幀間種子點(diǎn)的變化,使得幀間分割算法能夠?qū)崟r(shí)得到精確的分割結(jié)果。利用分割的結(jié)果,本文對(duì)三維重建的各步驟如TSDF融合和傳感器姿態(tài)估計(jì)算法做了改變,加入了分割結(jié)果的約束,降低了點(diǎn)云迭代的計(jì)算量,同時(shí)不影響三維重建的質(zhì)量。經(jīng)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,我們基于以上技術(shù)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)的原型系統(tǒng)能夠滿(mǎn)足我們的研究要求,本文實(shí)現(xiàn)的三維對(duì)象重建系統(tǒng)能夠運(yùn)用到自然場(chǎng)景重建中去。
【學(xué)位授予單位】：南京大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：TP391.41

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本文編號(hào)：2569541