基于图像的透明物体重建与渲染

发布时间：2021-06-16 12:24

　　在过去几十年中,研究者们已经提出了许多针对不透明物体的基于图像的重建与渲染技术,但是这些方法都不能直接应用在透明物体上,因为透明物体与光线之间的相互作用关系存在特殊的视角相关性,这将直接违背传统方法对物体表面的朗伯反射属性的假设。因此,本文特别针对透明物体,从数据获取系统出发,显式地考虑经过透明物体的复杂光传输特性,采集物体位于不同相机视角下的光线与光线对应关系和光线与像素对应关系,分别讨论基于图像的透明物体完整三维重建和透明物体场景新视角合成问题。本文完成的研究工作简要概述如下:1)全自动的数据采集系统。用于采集在不同的相机视角下透明物体对光线的折射关系,即入射光线和出射光线对应关系,以辅助透明物体的基于图像的重建与渲染。采集系统的特殊之处在于旋转平台的使用,通过将透明物体放置在旋转平台上,固定相机视角,旋转物体至不同的观察视角,使用相机获取到与物体不同表面作用的光线信息,并计算相机不同视角下的光线对应关系。此外,基于环境抠图技术能同时得到该视角下的物体蒙版（轮廓）图和光线衰减图。2)透明物体完整三维重建。基于采集到的数据,从由空间雕刻生成的初始模型开始,我们提出的算法在三个约束条件... 

【文章来源】：中国科学院大学(中国科学院深圳先进技术研究院)广东省

【文章页数】：126 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
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第1章 绪论
    1.1 论文选题背景意义
    1.2 三维重建研究进展
        1.2.1 漫反射物体的三维重建
        1.2.2 镜面反射物体三维重建
        1.2.3 透明物体的三维重建
    1.3 视角合成研究进展
    1.4 本文主要工作
    1.5 本文组织结构
第2章 背景知识
    2.1 折射定理与表面重建
        2.1.1 折射定理
        2.1.2 通过折射恢复三维信息
    2.2 光线与像素对应关系
    2.3 光线与光线对应关系
    2.4 小结
第3章 数据采集装置
    3.1 相关工作
    3.2 数据采集装置的设计
        3.2.1 采集装置
        3.2.2 系统标定
    3.3 光线对应关系的计算
    3.4 结果与分析
        3.4.1 仿真实验验证
        3.4.2 真实实验验证
    3.5 小结
第4章 透明物体的完整三维重建
    4.1 相关工作
    4.2 本文三维重建算法
        4.2.1 法向量一致性
        4.2.2 表面投影
        4.2.3 轮廓图一致性
        4.2.4 渐进三维重建
    4.3 数值优化与求解
    4.4 结果与分析
        4.4.1 仿真实验验证
        4.4.2 真实实验验证
        4.4.3 局限性分析
    4.5 小结
第5章 透明物体的基于图像渲染
    5.1 相关工作
    5.2 问题背景
        5.2.1 环境抠图
        5.2.2 问题描述
    5.3 基于图像渲染方法
        5.3.1 网络架构
        5.3.2 损失函数
    5.4 结果与分析
        5.4.1 基准数据集
        5.4.2 仿真与真实实验验证
    5.5 小结
第6章 总结与展望
    6.1 本文工作总结
    6.2 未来工作展望
        6.2.1 数据采集方面
        6.2.2 算法设计方面
参考文献
作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果
致谢



本文编号：3233070