本文關(guān)鍵詞：基于單幅圖像的三維室內(nèi)場景重建及其布局研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：當(dāng)今社會,不斷膨脹的數(shù)字媒體已經(jīng)越來越多地出現(xiàn)在大眾視野中,廣泛應(yīng)用的圖片和大量的模型正深入各行各業(yè)。然而,如何快速高效地從圖像還原出近似的三維場景是人們在描述現(xiàn)實(shí)世界時(shí)不可避免的問題,并且它也一直是計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的研究熱點(diǎn)之一。為了幫助快速的場景設(shè)計(jì),本文提出了一種全新的基于單幅圖像的室內(nèi)場景建模方法以及后續(xù)的場景布局方法,該方法可以通過少量的交互快速地將單幅圖片還原出三維場景并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行場景的布局。并且在上述研究基礎(chǔ)上,我們進(jìn)一步開發(fā)出了相應(yīng)的室內(nèi)場景設(shè)計(jì)原型系統(tǒng)。本文主要工作體現(xiàn)在以下三個(gè)方面：(1)提出了基于單幅圖像的三維室內(nèi)場景建模方法。本文在用戶輸入的單幅室內(nèi)場景圖像的啟發(fā)下,以預(yù)先構(gòu)建好的候選三維模型集為基礎(chǔ),通過圖像分析、模型檢索和相關(guān)反饋三個(gè)階段來實(shí)現(xiàn)室內(nèi)場景的建模。在圖像分析階段,利用幾何推理結(jié)合圖像分割方法獲得輸入圖像場景中所包含的主要物體信息；在模型檢索階段,利用線繪制方法獲得圖像分析中所獲得各物體以及候選三維模型集的中各物體的線框圖,并采用線框圖片特征結(jié)合星圖的表示方法,對所獲得的各線框圖進(jìn)行特征編碼,在檢索過程中正是利用圖像中的物體與模型庫中模型特征編碼后的匹配程度,來獲得場景中物體的相似三維模型,進(jìn)而完成場景的構(gòu)建。為更好的體現(xiàn)用戶意圖,本文在檢索后增加了基于SVM的相關(guān)反饋,使得最終建模的場景中所包含的模型與圖片信息更為接近。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,本文所提方法在已有模型集的驅(qū)動下,能夠自動、高效地從單幅室內(nèi)場景圖像中重建出對應(yīng)場景,為后續(xù)的室內(nèi)場景布局方法奠定了研究基礎(chǔ)。(2)提出了一種基于規(guī)則的室內(nèi)場景布局方法。本文在室內(nèi)場景建模的基礎(chǔ)上,提出了一種室內(nèi)場景布局方法,來幫助用戶更好地進(jìn)行室內(nèi)設(shè)計(jì)。方法歸納總結(jié)了以往的室內(nèi)設(shè)計(jì)規(guī)則,將規(guī)則劃分為功能性規(guī)則和視覺性規(guī)則來作為場景布局的約束。在優(yōu)化布局過程中,我們采用基于馬爾可夫鏈蒙特卡洛采樣的方法,將約束作為密度函數(shù)來指導(dǎo)布局采樣,在采樣器迭代過程中生成多個(gè)合理的場景布局建議。實(shí)驗(yàn)表明,方法在輔以少量交互的情況下,可以對用戶的場景布局進(jìn)行科學(xué)合理的指導(dǎo),來幫助他們快速完成家具的布局。(3)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了IndoorDesign3D系統(tǒng)。本文將所提的基于單幅圖像的室內(nèi)場景建模方法與室內(nèi)場景布局方法進(jìn)行了合理整合,設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了對應(yīng)的IndoorDesign3D原型系統(tǒng),使方法流程得到了統(tǒng)一。從軟件設(shè)計(jì)的角度介紹了該原型系統(tǒng)的功能、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和關(guān)鍵類圖,并通過實(shí)例對系統(tǒng)的主要模塊進(jìn)行了闡述。系統(tǒng)統(tǒng)一了基于單張圖像場景建模與場景布局方法,使用戶在進(jìn)行室內(nèi)場景設(shè)計(jì)時(shí)能夠更加快捷便利,在很大程度上提高了他們的效率。
【關(guān)鍵詞】：單幅圖片 場景建模 線框圖 模型檢索 布局規(guī)則 場景布局
【學(xué)位授予單位】：南京大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TP391.41
【目錄】：

• 摘要5-7
• Abstract7-13
• 第一章 緒論13-23
• 1.1 研究背景13-14
• 1.2 相關(guān)工作14-19
• 1.2.1 基于單幅圖片的三維場景重建方法15-17
• 1.2.2 室內(nèi)場景家具布局方法17-19
• 1.3 本文研究內(nèi)容19-21
• 1.4 論文結(jié)構(gòu)安排21-23
• 第二章 基于單幅圖片的三維室內(nèi)場景建模方法研究23-43
• 2.1 方法概述23-24
• 2.2 圖像分析24-26
• 2.2.1 基于單幅圖像的幾何推理25-26
• 2.2.2 提取待建模物體26
• 2.3 模型檢索26-35
• 2.3.1 二維物體與三維模型的特征表示27-30
• 2.3.2 檢索過程30-35
• 2.4 相關(guān)反饋35-38
• 2.5 實(shí)驗(yàn)與分析38-42
• 2.5.1 結(jié)果分析38-40
• 2.5.2 與其它方法的對比40-41
• 2.5.3 局限性41-42
• 2.6 總結(jié)42-43
• 第三章 基于規(guī)則的室內(nèi)場景家具布局方法研究43-55
• 3.1 方法概述43-44
• 3.2 家具布局規(guī)則44-49
• 3.2.1 功能性規(guī)則45-48
• 3.2.2 視覺性規(guī)則48-49
• 3.3 家具布局生成方法49-50
• 3.4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析50-53
• 3.4.1 實(shí)驗(yàn)結(jié)果51
• 3.4.2 方法比較與局限性51-53
• 3.5 本章小結(jié)53-55
• 第四章 IndoorDesign3D系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)55-65
• 4.1 IndoorDesign3D系統(tǒng)設(shè)計(jì)55-58
• 4.1.1 系統(tǒng)功能56
• 4.1.2 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)56-58
• 4.2 IndoorDesign3D系統(tǒng)演示58-64
• 4.2.1 基于單張圖片的室內(nèi)場景建模功能演示59-62
• 4.2.2 室內(nèi)場景家具布局功能演示62-64
• 4.3 本章小結(jié)64-65
• 第五章 總結(jié)與展望65-67
• 5.1 工作總結(jié)65
• 5.2 研究展望65-67
• 參考文獻(xiàn)67-77
• 致謝77-79
• 簡歷與科研成果79-80

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本文編號：454167