超級三維課堂是指利用三維重建,虛擬現(xiàn)實等技術(shù)提供三維沉浸式教學(xué)場景的教學(xué)方式。它將使得網(wǎng)絡(luò)教學(xué)更具吸引力,是未來教學(xué)的新模態(tài)。重建完整的教室場景三維模型是開發(fā)實現(xiàn)超級三維課堂的前提和基礎(chǔ)。RGB-D相機可以實時獲取場景深度圖像,能方便的用于室內(nèi)場景的視覺三維重建。但是,由于教室場景光照環(huán)境復(fù)雜,獲取的深度圖像存在噪聲和空洞,導(dǎo)致重建的三維模型存在孔洞。因此,針對復(fù)雜教室場景中采集到的深度圖像進(jìn)行修復(fù),為三維重建提供更精確的數(shù)據(jù),具有重要意義。為了重建更完整的教室場景三維模型,提出先利用深度圖像顯著性檢測和閾值分割填補噪聲區(qū)域再融合彩色圖像邊界檢測與表面法線估計修復(fù)深度圖像的方法。首先,通過深度圖像顯著性檢測與閾值分割提取出深度圖像中噪聲區(qū)域的位置,利用檢測結(jié)果對噪聲區(qū)域進(jìn)行填充。然后,通過訓(xùn)練卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對彩色圖像進(jìn)行邊界檢測與表面法線估計,融合噪聲填充后的深度圖像、邊界檢測圖和表面法線估計圖進(jìn)行全局優(yōu)化修復(fù)原始深度圖,完成深度信息的補全。為教室場景的三維重建提供更精確的數(shù)據(jù),從而修復(fù)三維模型孔洞。然后將修復(fù)后的深度圖像和對齊的彩色圖像作為輸入,采用截斷符號距離模型進(jìn)行三維重建,得到教...

【文章頁數(shù)】：79 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
1 緒論
    1.1 課題研究背景及意義
    1.2 國內(nèi)外相關(guān)研究進(jìn)展
    1.3 研究內(nèi)容與章節(jié)安排
    1.4 本章小結(jié)
2 典型教室場景特點分析與三維數(shù)據(jù)采集
    2.1 教室布局與物體紋理特性
    2.2 教室環(huán)境光源與光學(xué)特性
    2.3 教室場景三維數(shù)據(jù)采集
    2.4 本章小結(jié)
3 教室場景三維重建
    3.1 系統(tǒng)總體框架
    3.2 深度圖像顯著性檢測與閾值分割
    3.3 深度圖像修復(fù)
    3.4 基于截斷符號距離模型的教室場景三維重建
    3.5 本章小結(jié)
4 自由視點圖像生成
    4.1 三維模型的可視化與自由視點圖像生成
    4.2 OpenGL優(yōu)化加速
    4.3 本章小結(jié)
5 實驗結(jié)果與分析
    5.1 實驗平臺與實驗方案
    5.2 深度圖像修復(fù)實驗結(jié)果對比與分析
    5.3 教室場景三維重建實驗與結(jié)果分析
    5.4 三維模型可視化與自由視點圖像生成實驗與結(jié)果分析
    5.5 本章小結(jié)
6 總結(jié)與展望
    6.1 本文主要研究工作
    6.2 研究展望
致謝
參考文獻(xiàn)
附錄1 攻讀學(xué)位期間的研究成果
附錄2 攻讀學(xué)位期間參與的項目



本文編號：3873268