基于变换矩阵的三维重建算法研究.pdf

第21卷 第8期 计 算 机 技 术 与发 展 Vol_21 No．8 2011年 8月 COMPUTER TECHNOLOGY AND DEVELOPMENT Aug． 2011 基于变换矩阵的三维重建算法研究 马银平，彭 如 (南昌航空大学，江西 南昌330063) 摘 要：先对传统明暗恢复形状(ShapeFromShading)算法进行简单分析，然后提出了一种改进的SFS算法。在图像亮度 与反射图函数的差值采用雅可比迭代方法的基础上，改进变换矩阵，使其特征值包含三个平方项，减少了矩阵的结果无效 的情形，并且提高了迭代的收敛速度。针对光照条件不好的图像，提出了一种先旋转坐标轴，后双向重建的算法。通过旋 转坐标轴一定角度，改变光源方向，减少图像失真，然后双向重建的两幅图像通过加权平均法得到物体的三维重建图。最 后，用Matlab编制相应程序，在计算机上进行仿真。实验结果表明，改进的SFS算法是有效的，能够克服传统SFS算法精 度低的缺陷，提高了三维重建的稳定性和精确度，缩短了三维重建的时间。 关键词 ：SFS；3D重建 ；变换矩阵；旋转坐标轴 中图分类号：TN911．73 文献标识码 ：A 文章编号：1673—629X(2011)08-0078—04 Studyof3D ReconstructionAlgorithm Basedon InvertingMatrix MA Yin-ping，PENG Ru (NanchangHangkongUniversity．Nanchang330063。China) Abstract：First，simplyanalysestraditional ShapeFrom Shadingalgorithms，nadthenproposeamodifiedSFSalgorihtm ．Basedonhte differencebetweenhteimagebrightnessnadhtereflectancefunctionusingjacobiiteration。modifyinvertingmatrix。tomakeitseigen— valuesconsistofthreesquaredterms-dcereasehtecaseinwhichhteresultofmatrixisnotvalid。improvehteconvergentspede ofitera- tion．Forhteimagesofbadlightconditions。propoes na algorihtm whichfrrstrotatescoordinatesna dhtenbi-directionreconstruction． Byrotatingcoordinatesacertainangle，chnagehtelightdirection，decreasethedistortionofhteimages。nadthenwt oima gesofbi—di- rectionrceonstructionusehtemehtodofweightedaveragetoobtainthree—dimensionalreconstructionimageofhteo~cet．Finally。ues Maflahcompilingcorrespo ndingprogarms，simulateinhtecomputer．Theexperimentresultsshow thatthemodifiedSFSalgorithm isef- fective，cna overcomehtedisadvnatageoflow precisionintraditional SFS，improvethestabilityandaccuracyofthree—dimensionalre- construction，andshorten