基于时空关联块匹配的动态变形表面三维重建-江苏科技大学学报.PDF

第２５卷第５期 江苏科技大学学报（自然科学版） Ｖｏｌ．２５Ｎｏ．５ ２０１１年１０月 ＪｏｕｒｎａｌｏｆＪｉａｎｇｓｕＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ（ＮａｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅＥｄｉｔｉｏｎ） Ｏｃｔ．２０１１ 基于时空关联块匹配的动态变形表面三维重建 １ ２ １ 史金龙 ，宾海云 ，刘庆华 （１．江苏科技大学 计算机科学与工程学院，江苏 镇江２１２００３） （２．重庆齿轮箱有限责任公司，重庆４０２２６３） 摘　要：静态物体三维重建已经得到广泛应用，但是动态变形物体的三维重建仍然存在问题．基于块匹配的思想，提出一种 时空关联的动态变形表面三维重建的框架，将图像中一个物体表面划分成多个小块，独立处理每个块，用一个时空关联的 优化函数进行块匹配．优化函数中，同时考虑了立体图像序列中四个对应的图像块．其中左、右图像块之间进行仿射变换， 前、后图像块之间进行平移变换．模拟实验、实际数据实验以及与同类算法的比较，验证了该框架的有效性和可行性． 关键词：动态表面；时空关联；块匹配；三维重建 中图分类号：ＴＰ３９１　　　　　文献标志码：Ａ　　　　　文章编号：１６７３－４８０７（２０１１）０５－０４７０－０４ ３Ｄｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｏｆｄｙｎａｍｉｃｄｅｆｏｒｍａｂｌｅｓｕｒｆａｃｅｂａｓｅｄ ｏｎｓｐａｔｉｏｔｅｍｐｏｒａｌｐａｔｃｈｍａｔｃｈｉｎｇ １ ２ １ ＳｈｉＪｉｎｌｏｎｇ，ＢｉｎＨａｉｙｕｎ，ＬｉｕＱｉｎｇｈｕａ （１．ＳｃｈｏｏｌｏｆＣｏｍｐｕｔｅｒＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＪｉａｎｇｓｕＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｄｏｇｙ，ＺｈｅｎｊｉａｎｇＪｉａｎｇｓｕ２１２００３，Ｃｈｉｎａ） （２．ＣｈｏｎｇｑｉｎｇＧｅａｒｂｏｘＣｏ．Ｌｔｄ．，Ｃｈｏｎｇｑｉｎｇ４０２２６３，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：３Ｄｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｏｆｓｔａｔｉｃｏｂｊｅｃｔｈａｓｂｅｅｎａｐｐｌｉｅｄｔｏｍａｎｙｆｉｅｌｄｓ．Ｈｏｗｅｖｅｒ，３Ｄｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｏｆｄｙ ｎａｍｉｃｄｅｆｏｒｍａｂｌｅｏｂｊｅｃｔｉｓｓｔｉｌｌｔｏｕｇｈｔｏｓｏｌｖｅ．Ｔｈｉｓｐａｐｅｒｐｒｅｓｅｎｔｓａｎｏｖｅｌｆｒａｍｅｗｏｒｋｆｏｒｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｎｇｄｅｎｓｅ３Ｄ ｄｙｎａｍｉｃｄｅｆｏｒｍａｂｌｅｓｕｒｆａｃｅｗｉｔｈｓｐａｔｉｏｔｅｍｐｏｒａｌｃｏｈｅｒｅｎｃｅｂｙｐａｔｃｈｍａｔｃｈｉｎｇｗｉｔｈｃａｌｉｂｒａｔｅｄｓｔｅｒｅｏｉｍａｇｅｓｅ ｑｕｅｎｃｅｓ．Ａｓｕｒｆａｃｅｃａｎｂｅｄｉｖｉｄｅｄｉｎｔｏｌｏｔｓｏｆｓｍａｌｌｐａｔｃｈｅｓ，ａｎｄｅｖｅｒｙｐａｔｃｈｃａｎｂｅｄｅａｌｔｗｉｔｈｉｎｄｅｐｅｎｄｅｎｔｌｙ． Ａｆｔｅｒｄｉｖｉｄｉｎｇ，ｔｈｅｆｒａｍｅｗｏｒｋｉｓｉｍｐｌｅｍｅｎｔｅｄｂｙａｄｅｓｉｇｎｅｄｓｐａｔｉｏｔｅｍｐｏｒａｌｌｙｃｏｈｅｒｅｎｔｅｎｅｒｇｙｆｕｎｃｔｉｏｎ．Ｓｉｍｕｌｔａ ｎｅｏｕｓｌｙ，ｆｏｕｒｐａｔｃｈｅｓｉｎｓｔｅｒｅｏｉｍａｇｅｓｅｑｕｅｎｃｅａｒｅｔａｋｅｎｉｎｔｏａｃｃｏｕｎｔ．Ｔｈｅｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅａｎｄｅｆｆｅｃｔｉｖｅｎｅｓｓａｒｅｅ ｖａｌｕａｔｅｄｂｙｓｉｍｕｌａｔｅｄａｎｄｒｅａｌｄａｔａｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｄｙｎａｍｉｃｓｕｒｆａｃｅ；ｓｐａｔｉｏｔｅｍｐｏｒａｌ；ｐａｔｃｈｍａｔｃｈｉｎｇ；３Ｄｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ 　　基于机器视觉的动态变形表面时空关联的三 在立体视频中联合估计光流和视差，能得到密度很 维重建，广泛应用于很多领域．所谓时空关联，是指 高的重建数据，但是计算量很大；文献［５－７］方法 视频中每一帧三维重建的结果，在时间轴上都具有