基于松弛迭代法实现物体三维结构的重建.pdf

第3l卷第2期 长春理工大学学报(自然科学版)V01．31 No．2 2008钲6fl Journal ofChangchun University ofScience and Technology{Natural Science Edition J Jun．2008 基于松弛迭代法实现物体三维结构的重建 赵群，李志宏，杨进华 (长春理工大学光电工程学院，长春130022) 摘要：提出了一种重构三维物体表面的松弛遮代算法。该算法把与物体的输入图像上相匹配点做为初始值，这组 匹配点的值是稀疏的而且不用要求很精确。把重构的三维表面表示成二维矩阵的形式，矩阵中的每个元素代表三雏 图像上匹配点的值。为了使最终重构的表面精确，通过迭代对这组点的值反复更新。随着迭代深度的不断加大，重 构的表面越精确。实验结果给出了复原后的三维图，并对其进行分析。 关键词：三维重现；松弛这代；偏振度 中图分类号：TN911．73 文献标识码：A 文章编号：1672—9870(2008)02—0007一04 3D Surface Reconstruction base on Relaxation Method ZHAO Qun，LI Zhihong，YANG Jirthua 【School ofOpto-Electronic Engineering，Changchun Universtl)ofScience andTechnology，Changchun 130022) Abstract：There is an relaxation algorithm to reconstruct a3D object surface from asparse set ofmatched feature points on the input images ofthe object．The initial matches are sparse and do not have to bc accurate．The reconstructed 3D surface is represented in tellllS oftwo·dimension matrix whose element缸e initially也e 3D points corresponding tO these matched fen- turepoints．In ordertO renderphotorealisticimagesofthe surface，thesefeaturepointsareiterativelyupdated．Newfeature points areadded into the feature point set as well as the depth estimates ofthe feature points ate refined．Experimental results show the updated correspondences and reconstructed surfaces． ， Keywords：3Dsurface reconstruction；relaxative iteration；polarization 目前，在国外对物体结构重构和虚物建模的研 究已相当广泛，并取得了很好的结果。在工业质量 检测、光学测量方面，物体三维结构重建作为～项 很重要的技术，得到了广泛的应用?。几何学作为 建模方面最重要应用之一，基于对物体形状的测量 而实现对物体形状的复原。在建模过程中，应用迭 代法特别是松弛迭代法能以较快的速度实现对复杂 物体表面的建模。 在自然光照射下，物体表面对光的反射，使得 自然光变成部分偏振光，这种反射光的偏振信息反 映了物体的表面信息，基于该原理，制定一套通过 解析表面反射光的偏振状态来恢复物体表面形状的 方案。并在实验室条件下搭建了一套实验系统，拍 取了透明半球形物体的偏振图像。进一步分析偏振 图像中的偏振度与人射角的关系，以及光强与人射 面角之间的关系，确定了半球形表面的法线方向。 由于表面法线的求取值存在一些误差，进而会影响 物体形状的复原，所以必须为表面形状的重建使用 一种适当的算法。松弛迭代法是适合这种要求的一 种算法。根据假定表面的初始值，使用松弛法对实 验获得的表面法线数值进行迭代，进而可以f汁算出 表面的形状。 1松弛迭代法原理 迭代法是从某一个取定的初始向量工(0)出发， 构造一个适当的迭代公式，逐渐计算出向量x(1)， 收稿日期：2007-12—26 基金项目：国家自然科学基金资助项目 作者简介：赵群(1965一)．女．吉林长春人，硕士研究生，主要从事光电检测方面的研究．E-mail：yangzq@ca