基于視覺的三維重建技術(shù)是計算機(jī)視覺領(lǐng)域中的一個重要研究方向,根據(jù)是否發(fā)射光信號,可分為被動視覺法和主動視覺法。主動視覺法中的結(jié)構(gòu)光技術(shù)由于非接觸,精度高,速度快,成本低等優(yōu)點成為三維重建領(lǐng)域的研究重點,同時在工業(yè)界中被廣泛應(yīng)用。由于傳統(tǒng)三維重建技術(shù)主要針對靜態(tài)或剛體目標(biāo)進(jìn)行研究,因此在非剛體目標(biāo)的三維重建方面還存在許多問題。本文工作主要是針對基于結(jié)構(gòu)光的非剛體目標(biāo)快速三維重建技術(shù),圍繞服裝三維數(shù)字化技術(shù)和實時三維重建技術(shù)開展研究,主要工作可分為以下三個方面:（1）基于RealSense深度相機(jī)研究了一種服裝三維數(shù)字化技術(shù)以及開發(fā)了相應(yīng)系統(tǒng)。本文使用3個深度相機(jī)和1個旋轉(zhuǎn)平臺搭建出一個服裝旋轉(zhuǎn)三維掃描系統(tǒng),利用該系統(tǒng)可獲得服裝周身的多個視角的點云。本文基于SIFT算法和ICP算法提出了一種相機(jī)位姿標(biāo)定方法,基于該方法和轉(zhuǎn)臺標(biāo)定法可以得到各相機(jī)和轉(zhuǎn)臺之間的位姿關(guān)系參數(shù),將這些參數(shù)用于服裝各部分點云的配準(zhǔn)可以得到完整的服裝點云。本文開發(fā)了相應(yīng)的服裝三維數(shù)字化系統(tǒng),并對多種樣式的衣服進(jìn)行了實驗,結(jié)果表明,在使用較少深度相機(jī)的情況下,該系統(tǒng)可以較快的得到具有較高精度的服裝三維模型。（2）基于近紅... 

【文章來源】：中國科學(xué)院大學(xué)(中國科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院)廣東省

【文章頁數(shù)】：98 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

三維重建方法分類Figure1.1Classificationof3Dreconstructionmethods

基于結(jié)構(gòu)光的非剛體目標(biāo)快速三維重建關(guān)鍵技術(shù)研究10測目標(biāo)0.5~1.2米處。但由于深度相機(jī)視場限制，單個相機(jī)僅能掃描得到目標(biāo)的一部分深度信息，無法得到其他視角的深度信息。因此，為了能夠完整掃描得到目標(biāo)的深度信息，重建出完整三維模型，需要使用多個深度相機(jī)從多個視角掃描待測物體。考慮到相機(jī)的大小，精度和成本，本文選擇的深度相機(jī)為IntelRealSenseDepthCameraD415[60]，該款相機(jī)官方售價為149美元，三維尺寸分別為99、20、23毫米，具有價格低廉，外形小巧等特點。本文使用的用于展示服裝的塑料模特高為1.5米，考慮到RealSenseD415的的深度圖像傳感器在分辨率為1280x720下視場范圍(水平視場和豎直視場)為63.4°x40.4°(+/-3°)，RGB圖像傳感器在分辨率為1920x1080下視場范圍為69.4°x42.5°(+/-3°)，本文將三個深度相機(jī)固定在一個豎直桿上，兩兩相距0.5米，分別從上、中、下三個方向拍攝待測物體獲取深度信息。另外，為了得到目標(biāo)其他視角的深度信息，以便生成完整三維模型，本文使用一個旋轉(zhuǎn)平臺使目標(biāo)旋轉(zhuǎn)一周，再利用深度相機(jī)進(jìn)行多次拍攝。上述思路的硬件設(shè)計方案如圖2.1(a)所示，三個深度相機(jī)豎直排列在一根垂直地面的直桿上，每兩個相機(jī)直接距離0.5m，最下方相機(jī)距地面0.4m，直桿在水平方向上距離旋轉(zhuǎn)平臺中心為0.9m，旋轉(zhuǎn)平臺直徑為25cm，其余部分由鋁制型材搭建完成。實際場景下搭建好的硬件系統(tǒng)如圖2.1(b)所示。圖2.1服裝三維掃描硬件系統(tǒng)Figure2.1Clothing3Dscanninghardwaresystem2.1.2系統(tǒng)概述本文的工作是利用3個IntelRealSenseD415深度相機(jī)和1個旋轉(zhuǎn)平臺研究

第2章基于RealSense深度相機(jī)的服裝三維數(shù)字化技術(shù)研究及系統(tǒng)開發(fā)11一種服裝三維數(shù)字化系統(tǒng)。該系統(tǒng)工作時，會旋轉(zhuǎn)待測服裝模特一周，獲得模特周身36個部分的點云。這些點云分別來自3個相機(jī)的12個視角，因此它們所處的坐標(biāo)空間各不相同。為了將它們配準(zhǔn)到同一坐標(biāo)空間，以便得到目標(biāo)完整點云，需要對深度相機(jī)-深度相機(jī)之間、深度相機(jī)-旋轉(zhuǎn)平臺之間進(jìn)行相對位姿標(biāo)定，這是本系統(tǒng)的研究重點�；谏疃认鄼C(jī)的服裝三維數(shù)字化系統(tǒng)的工作流程如圖2.2所示。圖2.2基于深度相機(jī)的服裝三維數(shù)字化系統(tǒng)工作流程Figure2.2Workflowof3Ddigitalclothingsystembasedondepthcameras系統(tǒng)具體工作過程如下：第一步，將一個服裝模特放在旋轉(zhuǎn)平臺上，控制它旋轉(zhuǎn)12次，每次旋轉(zhuǎn)30度，3個深度相機(jī)從12個視角掃描該模特，獲取彩色圖像和深度圖像；第二步，根據(jù)深度相機(jī)內(nèi)參數(shù)和深度圖像，計算出對應(yīng)的36個點云以及各自法向量；第三步，對這些點云進(jìn)行下采樣、去除離群點、平滑等操作；第四步，根據(jù)深度相機(jī)標(biāo)定和轉(zhuǎn)臺標(biāo)定結(jié)果，配準(zhǔn)所有點云，得到服裝的完整點云；第五步，對完整點云使用泊松曲面重建算法得到網(wǎng)格模型；第六步，使用紋理貼圖技術(shù)對網(wǎng)格模型表面添加紋理信息，得到最終三維彩色服裝模型。2.2點云數(shù)據(jù)處理受深度相機(jī)的傳感器精度、室內(nèi)環(huán)境光照、被測物體的表面性質(zhì)變化以及實際操作誤差等因素影響，初始獲取的點云不可避免地帶有一些噪聲點。同時，由于拍攝目標(biāo)受到外界視線干擾和遮擋等因素影響，獲取的點云中帶有一些離目標(biāo)主體較遠(yuǎn)的離群點。這些噪聲點和離群點的存在會影響后續(xù)點云配準(zhǔn)和模型重建的速度和精度，因此，為了最終得到平滑完整的三維模型，需要對點云進(jìn)行下采樣和平滑處理。法向量是點云的主要屬性之一，在后續(xù)的曲面重建，紋理貼

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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博士論文
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碩士論文
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[2]泊松隱式曲面重建算法及其并行化研究[D]. 劉濤.中北大學(xué) 2018
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本文編號：3599082