基于Kinect三维重建的纹理贴图【毕业论文】.docx

学士学位论文基于 Kinect 三维重建的纹理贴图姓名：院系：计算与应用数学系学号：导师：完成时间：University of Science and Technology of ChinaA dissertation for bachelor’s degreeTexture-Mapping based on 3D-Reconstruction by KinectAuthor : Department :School of Mathematical Science Student ID : Supervisor : Prof. Finished Time : 致谢在经过紧张的两三个月后，我的毕业设计圆满的完成。在这段时间里，感谢导师在我选题上的无私帮助，在我遇到困难时耐心的交流指引。同时，也感谢杨红庄和王士玮两位学长对我的毕设提供了很大的帮助：在毕设改进的想法中两位师兄给予了我很多建议，在代码 coding 上的指引也使我的代码水平有了很大的提高，使我最后的程序实验有了很好的结果。由于毕业设计的时间和个人水平的限制，毕设中难免会出现一些纰漏错误，恳请各位读者悉心指正。 目录致谢I目录III表格索引V插图索引VII算法索引IX摘要XIABSTRACTXIII第一章绪论1Kinect 与点云重建2Kinect 简介2Kinect 数据流2点云重建3MRF-Based Graph-cut4MRF-Based function4Graph-Cut4第二章三角网格的纹理贴图7Alpha-expansion Graph Cuts 与纹理贴图8阈值限制下的纹理贴图8第三章纹理贴图后期处理11纹理延伸11色差优化12第四章实验结果15第五章结论与改进17参考文献19附录AGraph-cut 辅助无向图的构造21Alpha-beta swap 辅助无向图21Alpha-expansion 辅助无向图23表格索引2.1网格规模与运行效率9AUX weights22AUX weights24插图索引纹理投影，图片来自于 [13]1Kinect 相机2Kinect 数据帧3Kinect 原理图3贴图相机位置7alpha-expansion 贴图方案9阈值限制下的贴图方案9alpha-expansion 效果9阈值限制效果9texture-blank11texture-extend11f+g 示意，图片来自于 [10]12色差优化图左边为未优化前，右边为优化后14经过 α-expansion 再色差优化后的效果14经过阈值限制再色差优化后的效果14对 kinect 三维重建后的模型，图为选择快速阈值限制贴图方法进行处理后的模型纹理效果, 处理时间平均为 10s153D 彩色打印的纹理模型16alpha-beta swap 一维 AUX 示意图，图片来自于 [8]21alpha-expansion 一维 AUX 示意图，图片来自于 [8]23算法索引alpha-beta swap algorithm5alpha-expansion algorithm5摘要三维重建一直是人们获得 3D 模型的重要途径。近年来，三维重建技术随着primesense、Kinect 等深度颜色获取设备的普及越来越成熟，人们可以便捷地通过扫描现实中的物体、环境等反向得到所需要的三维模型。但是由于扫描过程中误差的累积，融合模型所注册的颜色会显得模糊，不能真实展现出物体表面的纹理，往往需要人们进行后期长时间的处理还原，不仅浪费时间，而且处理后的颜色和真实的物体纹理间存在一定的差异。不同于 ICP 中将颜色融合注册的做法，本文对 Kinect 数据流中的彩色图像通过相机投影产生纹理映射，分别通过 Graph-cut 和阈值限制的方法生成合适的贴图方案，并对纹理空白处利用已知纹理进行补全，最后通过最小二乘色差优化来消除纹理投影间因环境光而产生的光强差异，生成光滑清晰的纹理贴图。关键词： Kinect，纹理贴图，纹理填充，色差优化ABSTRACT3D-Reconstruction has been an important way for people to obtain a three-dimensional model. In recent years , three-dimensional reconstruction techniques get more and more mature with devices widely used,such as primesense, Microsoft Kinect,etc. People can easily get a three-dimensional model of the desired object by scanni