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面向三维激光扫描的真实感纹理映射技术研究

作　者: 仇兵
导　师: 王建宇
学　校: 南京理工大学
专　业: 控制理论与控制工程
关键词: 三维激光扫描 真实感建模 纹理映射 光照一致性 阴影消除
分类号: TP391.41
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要


随着三维激光扫描技术的飞速发展,逆向工程、虚拟现实、数字博物馆、数字城市等越来越多的领域开始运用点云和纹理照片建立具有照片级真实感的三维模型。精确的几何模型和逼真的纹理信息是真实感三维模型的两大核心内容,然而纹理信息却没像几何模型重建那样受到广泛关注。对于照片真实感的三维模型,实现具有视觉真实感的纹理映射技术尤为重要。本文针对真实感模型重建过程中纹理映射环节存在的问题进行了研究,并根据纹理映射原理、光照理论等给出解决方案,主要工作如下:(1)从实验室现有的设备出发,探讨了利用三维激光扫描仪进行三维模型重建的相关原理和技术,进而提出纹理图像的光照对最终纹理映射结果的不利影响的问题,即重建出的模型纹理的颜色出现不连续和阴影;(2)针对模型纹理颜色不连续的情况,对纹理图像进行光照一致性调整,给出了纹理光照效果校正算法,先对光照差异较大的纹理图像进行全局校正,使不同的图像颜色达到全局一致,然后再进行局部校正,消除纹理间接缝;(3)针对模型纹理出现阴影的情况,对基于图像的纹理阴影消除算法进行改进,从模型的角度达到消除纹理图像阴影的目的。上述算法均在VC++平台下结合OpenGL进行了实现,并以本实验室三维激光扫描设备采集的实验数据对算法进行了实验,验证了上述算法的有效性。

全文目录


摘要  3-4
Abstract  4-7
1 绪论  7-13
  1.1 选题背景及研究意义  7-8
    1.1.1 选题背景  7-8
    1.1.2 研究意义  8
  1.2 国内外研究现状  8-10
    1.2.1 纹理光照效果校正  8-9
    1.2.2 阴影检测与消除  9-10
  1.3 论文主要工作和结构安排  10-13
    1.3.1 论文主要工作  10-11
    1.3.2 论文的组织结构  11-13
2 扫描数据获取及纹理映射基础  13-27
  2.1 扫描数据获取相关知识  13-18
    2.1.1 三维激光扫描仪工作原理  13-14
    2.1.2 本文采用的设备介绍  14-18
  2.2 纹理映射  18-25
    2.2.1 纹理映射原理  18-19
    2.2.2 纹理映射的成像原理  19-22
    2.2.3 本课题中的纹理映射  22-25
  2.3 纹理映射问题的提出与解决思路  25-26
  2.4 本章小结  26-27
3 纹理光照效果校正算法  27-43
  3.1 光照模型  27-30
    3.1.1 双向反射分布函数  27-28
    3.1.2 Lambert模型  28
    3.1.3 Phong模型  28-29
    3.1.4 简单的局部光照模型  29-30
  3.2 纹理全局校正算法  30-38
    3.2.1 算法原理  30
    3.2.2 算法核心问题  30-33
    3.2.3 算法实现流程  33-35
    3.2.4 实验结果及算法分析  35-38
  3.3 纹理局部校正算法  38-41
    3.3.1 算法核心问题  38-39
    3.3.2 算法实现流程  39-41
    3.3.3 实验结果及算法分析  41
  3.4 本章小结  41-43
4 纹理阴影消除算法  43-55
  4.1 现有阴影检测与消除技术及优缺点分析  43-45
    4.1.1 基于颜色特征不变量的阴影检测  43-44
    4.1.2 基于光照无关图的阴影检测与消除  44
    4.1.3 基于颜色比率的阴影检测与消除  44-45
  4.2 基于模型的纹理阴影消除算法  45-53
    4.2.1 算法原理  45-46
    4.2.2 算法核心问题  46-48
    4.2.3 算法实现流程  48-51
    4.2.4 实验结果及算法分析  51-53
  4.3 本章小结  53-55
5 系统设计及应用验证  55-63
  5.1 基于OpenGL的实验平台  55-59
    5.1.1 基于OpenGL的开发环境  55-56
    5.1.2 实验数据格式简介  56-57
    5.1.3 实验平台功能模块介绍  57-59
  5.2 实验平台运行实例结果及分析  59-63
    5.2.1 纹理光照效果校正技术实例分析  59-61
    5.2.2 基于模型的纹理阴影消除技术实例分析  61-63
6 总结与展望  63-65
  6.1 工作总结  63
  6.2 进一步工作展望  63-65
致谢  65-67
参考文献  67-70

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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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