【摘要】：光度立體三維測量中,需要通過三維重建算法從二維梯度場重建三維表面深度.針對傳統(tǒng)的三維重建算法如全局迭代優(yōu)化算法,在高分辨率情況下耗時(shí)較長的問題,提出利用多尺度小波變換的光度立體快速三維表面重建算法.首先利用梯度場代替?zhèn)鹘y(tǒng)小波通道,實(shí)現(xiàn)多尺度Haar小波變換,得到一種改進(jìn)的多尺度小波變換算法;然后將該算法應(yīng)用于光度立體三維表面重建中,提高了三維重建的速度.實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:與傳統(tǒng)算法時(shí)間復(fù)雜度均高于線性階相比,文中算法的時(shí)間復(fù)雜度與梯度場分辨率成線性階關(guān)系;該算法適用于從高分辨率梯度場重建三維表面,并具有誤差較小、魯棒性好的優(yōu)點(diǎn).
【圖文】：

3Dre-constructionalgorithm,WR).實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),當(dāng)梯度矩陣中存在誤差和噪聲時(shí),WR算法魯棒性較差,重建結(jié)果存在較大的局部誤差.因此,本文對該算法進(jìn)行改進(jìn),提出了一種改進(jìn)算法——小波迭代優(yōu)化三維表面重建算法(wav-elet3Diterativeoptimizationalgorithm,WO).實(shí)驗(yàn)表明,WO算法時(shí)間復(fù)雜度與分辨率呈線性階關(guān)系,適用于對高分辨率圖像進(jìn)行三維重建;同時(shí)其誤差小于傳統(tǒng)算法,沒有整體形狀畸變,能夠真實(shí)地再現(xiàn)三維曲面形狀,對含噪聲的樣本圖像有較強(qiáng)的魯棒性.1光度立體三維測量原理1.1光度立體成像方案光度立體采集方案如圖1所示,其中相機(jī)垂直置于被測物體上方;相機(jī)、光源、被測物位置均相對固定,世界坐標(biāo)系為xwywzw,相機(jī)坐標(biāo)系xyz.為方便計(jì)算,文中相機(jī)坐標(biāo)系采用像素單位,運(yùn)算均使用相機(jī)坐標(biāo)系.圖1光度立體成像方案光源采用方向性較好的平行光源,或遠(yuǎn)置的點(diǎn)光源,物體表面處入射光光強(qiáng)為Ei,(i=1,2,3).光源入射方向以單位向量表示為li=(lix,liy,liz).1.2光度立體三維測量算法光度立體三維測量算法的理論基礎(chǔ)是朗伯理想漫反射模型.理想漫反射條件下,反射光光強(qiáng)I符合公式[5]IEln(1)其中,n=(nx,ny,nz)T,為相機(jī)坐標(biāo)系中表面上某點(diǎn)處的單位法向量;ρ為感光系數(shù).事先標(biāo)定光源亮度Ei與感光系數(shù)ρi,使光源在相機(jī)中的感光亮度相等,即ρE=ρ1E1=ρ2E2=ρ3E3;則根據(jù)式(1)有方程組[6]112233IEIEIElnlnln(2)其中,I1,I2,I3分別為光源1,2,3單獨(dú)照明下的圖像亮度.設(shè)光源方向矩陣為111222333xyzxyzxyzlllllllllL,反射光強(qiáng)為I=(I1,I2,I3)T;則表面法向量

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本文編號：2570719