基于二维自由输入图形的三维模型重构系统的开发与研究.pdf

北京工业大学
硕士学位论文
基于二维自由输入图形的三维模型重构系统的开发与研究
姓名:陈德明
申请学位级别:硕士
专业:电路与系统
指导教师:孙光民
20080401
摘要点问题,提出一种基于簊多尺度角点检测的图像分割算法,将复杂的工程病态解问题。改进的蕇角点检测算法具有旋转、平移和尺度的不变性。随着计算机视觉和虚拟现实的发展,三维模型重构问题日益成为计算机科学中的一个重要课题,模型广泛应用于对象识别,工业自动设计,视频游戏,动画制作,数字文物档案建立,建筑物原貌恢复等方面,而三维重建技术正是快速、有效获取模型数据的重要手段之一。目前的三维重建算法主要集中在基于工程三视投影图的重建上,而本课题主要研究基于二维自由手绘图形的三维重建,以平板电脑的手写输入设备作为系统三维图形库研发一套三维重建系统。该系统可实现两个方面的三维重建。一是对三维形体轮廓的重建,二是对在重构三维形体轮廓部分,针对常用的三维重建方法的多解性和病态性的难图像分离成若干个简单基本几何形体,分别对其重建以避免直接恢复深度信息的在自由曲面的重建部分,提出一种用小波神经网络解决印衞问题的优化方法。构造一个由鲂〔ㄉ窬绮⑿卸傻耐纾其非线性学滑因子对表面形状的均匀控制缺陷,提出一种具有自适应平滑的目标函数,使得重建表面形状的变化与图像亮度的变化在系统集成方面,将三维拓扑轮廓图与三维曲面图组合成一个完整的三维实体,并可在三维视窗内对其进行交互操作。对三维场景数据,经数据整合勒标准竽艿既氲蕉夹未砣砑如:中进行尺寸标注和规范中,进行纹理、色彩、灯光等外关键词:三维重建;角点检测;小波神经网络;基于阴影的形状恢复硬件平台,在开发环境下配合特殊自由曲面的重建。一致。投影视图,也能导入三维建模软件纾观效果的渲染。
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日期:矽韶~巧导师签名:扮岂氏日龇必⒉独创性声明关于论文使用授权的说明本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知,除了文中特别加以标注和致谢的地方外,论文中不包含其他人学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已本人完全了解北京工业大学有关保留、使用学位论文的规定,即:学校有权分内容,可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。C艿穆畚脑诮饷芎笥ψ袷卮斯娑已经发表或撰写过的研究成果,也不包含为获得北京工业大学或其它教育机构的在论文中作了明确的说明并表示了谢意。签名:保留送交论文的复印件,允许论文被查阅和借阅;学校可以公布论文的全部或部
第滦髀课题研究意义疌是计算机在工业界最广泛、最活跃的应用领域之一,是近一个世產,是指以计算机作为主要技术手段通过生成和运用各种数字信息与图形信息,来进行产品设计与制造的一种生产方式。它可以胜任人工设计难以完成的设计与制造分析,并节省大量的重复性脑力劳动。随着计算机硬件和软件技术的不断提高,其处理问题的复杂程度和先进程度也在不断增加。疌技术的出现,使人们可以甩掉图板、丁字尺等以手工为主的劳动方式,利用现代化技术,更加有效地控制和管理复杂的现代化生产作业。从计算科学的角度来看,设计和制造过程是一个信息处理、交换、流通和管理的过程,人们能够对产品从构思到投放市场的整个过程进行分析和控制。疌系统实质上就是一个有关产品设计和制造的信息处理系统。随着±砺酆陀τ眉际醯牟欢戏⒄梗訡系统的功能要求也越来越高。设计人员不再仅仅满足于借助低忱创锏健八ν及濉钡哪康摹6造性的高层次思维活动。本课题正是基于这个出发点来研究基于二维自由手绘图形的三维重建,使设计人员只需在二维平面绘制出一张具有三维意象辛⑻甯的钠矫嫱夹蔚穆掷#⒉恍枰;嬷破涓丛拥娜龌就队笆油迹低掣莼制的轮廓图重建出其三维的拓扑结构:若对某一个曲面感兴趣,可绘制其二维灰亟ḿ际踉贑/鲋械挠τ尽管随着计算机图形学、几何造型及相关领域的技术的不断发展,许多具有造型功能的商业软件相继推出,但是目前在工程领域,尤其是在逆向工程以及计算机辅助设计与制造中,三维重建技术的研究仍具有相当高的理论和实用价值,其主要体现在以下几个方面:①工程图纸到疌三维模型的转化;②疌系统的图形输入;.⑨疌系统中不同层次模型之间的转换。三维重建技术还可以使二三维一体化低巢捎猛骋荒P褪菰矗虼二三维之间是一致的、相互关联的。当任何一方模型改变时,系统将向另一方发纪以来十大科技成就之一。醇扑慊ㄖ杓醇扑慊ㄖ圃是希望它能从本质上减轻大量简单烦琐的工作,使他们能集中精力于那些富有创度图,系统将恢复出其三维曲面的深度信息。面向二维图形的三维重建技术的应用【饕1硐衷冢
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