面向各类反射表面的光度立体视觉方法研究

发布时间:2018-11-20 04:23
【摘要】:自从Woodham首次提出光度立体视觉后,该技术在表面三维重建中得到了广泛应用。在光度立体视觉中,物体表面由多个方向光依次照射并由一个视线方向固定的相机采集。为了更好地处理具有各类双向反射分布函数(BRDF)的材质,现有研究提出了基于朗伯漫反射假设和基于BRDF的光度立体方法。近些年来,一些方法具有了较好的性能,但在部分应用过程中还需进一步解决以下问题:(1)提高法向重建精度;(2)合理减少光源数量;(3)提升算法效率。本论文针对上述问题开展了以下创新性研究工作:1.提出了共线光源光度立体的改进方法。该方法将高光检测转化为多分类器和多训练集的模式识别问题,提升了高光检测的精度,并在法向重建中使用了l1范数的正则项,使法向估计更为鲁棒。2.提出了基于反射分量一般特性的光度立体方法。该方法对漫反射的平滑性、高光的集中分布性、阴影的低强度性质进行统一建模,并通过一个图模型将这三项分别表达为反射率局部变化总和、分组稀疏以及加权的l1范数项。该优化问题可通过二次锥优化求解,对各向同性和各向异性材质均有很好的效果。3.提出了基于核回归的光度立体方法。该方法使用可变参数的核回归对反射进行了隐式建模并将其转化为特征值求解问题,其主要计算开销为Gram矩阵求逆以及3×3矩阵的特征向量求解。最优参数通过留一法交叉验证确定,并通过适当处理对该过程进行加速。该方法在法向估计精度和计算效率上都取得了较好的性能。值得指出的是,与现有基于BRDF的光度立体方法相比,后两项工作对反射率表示进行简化,将其视为仅含单个变量(光源方向)的函数,从而有效地降低了反射率函数的维度。正是这方面的创新使得这两个方法在各类反射材质上都取得了很好的性能。
[Abstract]:Since Woodham first proposed photometric stereo vision, this technique has been widely used in surface 3D reconstruction. In photometric stereoscopic vision, the object surface is illuminated by multiple directional light in turn and captured by a camera with a fixed line of sight. In order to better deal with materials with various bidirectional reflectance distribution functions (BRDF), a photometric stereoscopic method based on Lambert diffuse reflection hypothesis and BRDF is proposed. In recent years, some methods have better performance, but the following problems need to be solved in some applications: (1) improving the accuracy of normal reconstruction; (2) reducing the number of light sources reasonably; (3) improving the efficiency of the algorithm. In this paper, the following innovative research work has been carried out in view of the above problems: 1. The improved method of collinear luminosity stereo is put forward. This method transforms the specular detection into multi-classifiers and multi-training sets, improves the accuracy of the specular detection, and uses the regular term of L _ 1-norm in the normal reconstruction, which makes the normal estimation more robust. 2. A photometric stereoscopic method based on the general characteristics of reflectance component is proposed. In this method, the smoothness of diffuse reflection, the concentrated distribution of specular light and the low intensity property of shadow are modeled uniformly, and the three terms are represented by a graph model as the sum of local variations of reflectivity, group sparsity and weighted L 1 norm term respectively. This optimization problem can be solved by means of quadratic cone optimization, and it has a good effect on both isotropic and anisotropic materials. A stereoscopic photometric method based on nuclear regression is proposed. The method uses variable parameter kernel regression to model reflection implicitly and transforms it into eigenvalue solving problem. The main computational overhead is the inverse of Gram matrix and the solution of eigenvector of 3 脳 3 matrix. The optimal parameters are determined by a method of cross-validation, and the process is accelerated by proper processing. The method achieves good performance in normal estimation accuracy and computational efficiency. It is worth pointing out that compared with the existing photometric stereoscopic methods based on BRDF, the latter two works simplify the reflectivity representation and treat it as a function containing only a single variable (the direction of the light source), thus effectively reducing the dimension of the reflectivity function. It is the innovation in this field that makes the two methods achieve good performance in all kinds of reflective materials.
【学位授予单位】:浙江大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2016
【分类号】:TP391.41

【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 ;空间探测机器人立体视觉技术[J];军民两用技术与产品;2002年01期

2 闫龙;;立体视觉技术的发展与应用[J];机电产品开发与创新;2010年04期

3 黄桦;;3D立体视觉探究活动设计[J];赤峰学院学报(自然科学版);2012年10期

4 杨则正;人脸识别中的有效立体视觉[J];管理科学文摘;1997年08期

5 郑士贵;人面孔识别主动立体视觉[J];管理科学文摘;1997年09期

6 郝颖明,朱枫;基于模型的立体视觉的优化方法[J];高技术通讯;2000年10期

7 钱曾波,邱振戈,张永强;计算机立体视觉研究的进展[J];测绘学院学报;2001年04期

8 任重,邵军力;立体视觉中的双目匹配方法研究[J];信息与控制;2001年S1期

9 邹国辉,袁保宗;一种基于虚拟平面的立体视觉的重建方法[J];电子与信息学报;2001年02期

10 张超,沈振康,张淑琴;基于立体视觉的测量技术[J];系统工程与电子技术;2002年09期

相关会议论文 前10条

1 王幼生;詹敏;代秋楠;;立体视觉的研究进展[A];第十二届广东省视光学学术会议专题讲座、论文汇编[C];2009年

2 陆晓奋;;立体视觉技术的现状与发展预测[A];中国图象图形学学会立体图象技术专业委员会学术研讨会论文集(第三期)[C];2009年

3 阎冰;赵占娟;迟洪华;;立体视觉及其影响因素[A];中国生物医学工程学会第六次会员代表大会暨学术会议论文摘要汇编[C];2004年

4 任重;邵军力;;三目立体视觉方法的研究[A];2001年中国智能自动化会议论文集(下册)[C];2001年

5 靳波;葛霁光;;立体视觉深度刺激诱发认知响应数据采集系统[A];中国生物医学工程学会第六次会员代表大会暨学术会议论文摘要汇编[C];2004年

6 吴新年;汪云九;;立体视觉计算模型的惟一性约束[A];新世纪 新机遇 新挑战——知识创新和高新技术产业发展(上册)[C];2001年

7 李德广;李科杰;高丽丽;;基于多尺度多方向相位匹配的立体视觉方法[A];第二届全国信息获取与处理学术会议论文集[C];2004年

8 赵虹;于海滨;刘济林;;立体视觉技术在嵌入式客流统计系统中的应用[A];全国第一届嵌入式技术联合学术会议论文集[C];2006年

9 邱阳;白立芬;李庆祥;徐毓娴;;基于边缘和区域联合匹配的立体视觉新方法[A];中国仪器仪表学会第三届青年学术会议论文集(上)[C];2001年

10 胡志萍;欧宗瑛;李云峰;;海上工作平台固定用导管架下水运动参数立体视觉测定[A];首届信息获取与处理学术会议论文集[C];2003年

相关重要报纸文章 前10条

1 北京武警总队医院眼科 副主任医师 陶海;立体视觉怎么检查[N];家庭医生报;2006年

2 ;八种立体视觉技术各有千秋[N];中国电子报;2009年

3 本报见习记者 唐闻佳;你有“《阿凡达》眩晕症”吗[N];文汇报;2010年

4 本报记者 杨明;市场潜力巨大 我国3D信息产业亟待需政策扶持[N];中国工业报;2010年

5 武警总医院眼科泪器病中心主任 陶海;5种人不宜看3D电视[N];保健时报;2010年

6 本报记者 徐建华;我国3D产业亟须“健身”[N];中国质量报;2010年

7 程晓宁;街画风行 幻景横生[N];21世纪经济报道;2009年

8 王延文;细微之处保健康[N];中国老年报;2004年

9 武警总医院眼科泪器病中心主任 陶海;看3D电影如何保护好眼睛[N];北京日报;2010年

10 钱 伟;浅色太阳镜对健康更有益[N];大众科技报;2005年

相关博士学位论文 前10条

1 李辉;煤矿井下救灾机器人立体视觉导航关键技术研究[D];中国矿业大学;2015年

2 谢利民;基于近场照明的光度立体视觉算法研究[D];华中科技大学;2015年

3 李卓;基于立体视觉技术的生猪体重估测研究[D];中国农业大学;2016年

4 李蔚;基于立体视觉与LSPIV的河流水动力过程近距遥感测量系统[D];浙江大学;2016年

5 张金凯;介观尺度零件变视场结构光显微立体视觉测量方法研究[D];上海交通大学;2015年

6 韩天奇;面向各类反射表面的光度立体视觉方法研究[D];浙江大学;2016年

7 丁菁汀;立体视觉在实际应用中的若干问题研究[D];浙江大学;2012年

8 林慧英;基于立体视觉的汽车车身与车轴位置偏差检测系统的研究[D];吉林大学;2008年

9 杜歆;用于导航的立体视觉系统[D];浙江大学;2003年

10 侯建;月球车立体视觉与视觉导航方法研究[D];哈尔滨工业大学;2007年

相关硕士学位论文 前10条

1 丁希斌;一种基于立体视觉的植物病斑定位获取技术研究[D];浙江大学;2015年

2 刘少强;基于立体视觉的三维重建方法研究[D];天津理工大学;2015年

3 焦英魁;球面立体视觉三维重建技术研究[D];天津理工大学;2015年

4 谢鹏;基于立体视觉的特征跟踪方法研究[D];天津理工大学;2015年

5 周鼎;基于立体视觉的非合作航天器相对状态估计[D];哈尔滨工业大学;2015年

6 张俊;基于多目立体视觉的真实人脸重建和测量系统的研究[D];电子科技大学;2015年

7 李阳勤;基于DIBR虚拟视角映射的立体视觉调整技术[D];杭州电子科技大学;2015年

8 汪婷;立体视觉显著性计算模型的研究及应用[D];合肥工业大学;2015年

9 蒋粉玲;基于LabVIEW的立体视觉控制系统设计[D];苏州科技学院;2015年

10 刘新月;海报的立体视觉表现[D];吉林艺术学院;2015年



本文编号:2343712

资料下载
论文发表

本文链接:https://www.wllwen.com/shoufeilunwen/xxkjbs/2343712.html


Copyright(c)文论论文网All Rights Reserved | 网站地图 |

版权申明:资料由用户becd2***提供,本站仅收录摘要或目录,作者需要删除请E-mail邮箱bigeng88@qq.com