【摘要】：自從Woodham首次提出光度立體視覺后,該技術(shù)在表面三維重建中得到了廣泛應(yīng)用。在光度立體視覺中,物體表面由多個(gè)方向光依次照射并由一個(gè)視線方向固定的相機(jī)采集。為了更好地處理具有各類雙向反射分布函數(shù)(BRDF)的材質(zhì),現(xiàn)有研究提出了基于朗伯漫反射假設(shè)和基于BRDF的光度立體方法。近些年來,一些方法具有了較好的性能,但在部分應(yīng)用過程中還需進(jìn)一步解決以下問題：(1)提高法向重建精度；(2)合理減少光源數(shù)量；(3)提升算法效率。本論文針對上述問題開展了以下創(chuàng)新性研究工作：1.提出了共線光源光度立體的改進(jìn)方法。該方法將高光檢測轉(zhuǎn)化為多分類器和多訓(xùn)練集的模式識(shí)別問題,提升了高光檢測的精度,并在法向重建中使用了l1范數(shù)的正則項(xiàng),使法向估計(jì)更為魯棒。2.提出了基于反射分量一般特性的光度立體方法。該方法對漫反射的平滑性、高光的集中分布性、陰影的低強(qiáng)度性質(zhì)進(jìn)行統(tǒng)一建模,并通過一個(gè)圖模型將這三項(xiàng)分別表達(dá)為反射率局部變化總和、分組稀疏以及加權(quán)的l1范數(shù)項(xiàng)。該優(yōu)化問題可通過二次錐優(yōu)化求解,對各向同性和各向異性材質(zhì)均有很好的效果。3.提出了基于核回歸的光度立體方法。該方法使用可變參數(shù)的核回歸對反射進(jìn)行了隱式建模并將其轉(zhuǎn)化為特征值求解問題,其主要計(jì)算開銷為Gram矩陣求逆以及3×3矩陣的特征向量求解。最優(yōu)參數(shù)通過留一法交叉驗(yàn)證確定,并通過適當(dāng)處理對該過程進(jìn)行加速。該方法在法向估計(jì)精度和計(jì)算效率上都取得了較好的性能。值得指出的是,與現(xiàn)有基于BRDF的光度立體方法相比,后兩項(xiàng)工作對反射率表示進(jìn)行簡化,將其視為僅含單個(gè)變量(光源方向)的函數(shù),從而有效地降低了反射率函數(shù)的維度。正是這方面的創(chuàng)新使得這兩個(gè)方法在各類反射材質(zhì)上都取得了很好的性能。
[Abstract]:Since Woodham first proposed photometric stereo vision, this technique has been widely used in surface 3D reconstruction. In photometric stereoscopic vision, the object surface is illuminated by multiple directional light in turn and captured by a camera with a fixed line of sight. In order to better deal with materials with various bidirectional reflectance distribution functions (BRDF), a photometric stereoscopic method based on Lambert diffuse reflection hypothesis and BRDF is proposed. In recent years, some methods have better performance, but the following problems need to be solved in some applications: (1) improving the accuracy of normal reconstruction; (2) reducing the number of light sources reasonably; (3) improving the efficiency of the algorithm. In this paper, the following innovative research work has been carried out in view of the above problems: 1. The improved method of collinear luminosity stereo is put forward. This method transforms the specular detection into multi-classifiers and multi-training sets, improves the accuracy of the specular detection, and uses the regular term of L _ 1-norm in the normal reconstruction, which makes the normal estimation more robust. 2. A photometric stereoscopic method based on the general characteristics of reflectance component is proposed. In this method, the smoothness of diffuse reflection, the concentrated distribution of specular light and the low intensity property of shadow are modeled uniformly, and the three terms are represented by a graph model as the sum of local variations of reflectivity, group sparsity and weighted L 1 norm term respectively. This optimization problem can be solved by means of quadratic cone optimization, and it has a good effect on both isotropic and anisotropic materials. A stereoscopic photometric method based on nuclear regression is proposed. The method uses variable parameter kernel regression to model reflection implicitly and transforms it into eigenvalue solving problem. The main computational overhead is the inverse of Gram matrix and the solution of eigenvector of 3 脳 3 matrix. The optimal parameters are determined by a method of cross-validation, and the process is accelerated by proper processing. The method achieves good performance in normal estimation accuracy and computational efficiency. It is worth pointing out that compared with the existing photometric stereoscopic methods based on BRDF, the latter two works simplify the reflectivity representation and treat it as a function containing only a single variable (the direction of the light source), thus effectively reducing the dimension of the reflectivity function. It is the innovation in this field that makes the two methods achieve good performance in all kinds of reflective materials.
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TP391.41

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 ;空間探測機(jī)器人立體視覺技術(shù)[J];軍民兩用技術(shù)與產(chǎn)品;2002年01期

2 閆龍;;立體視覺技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用[J];機(jī)電產(chǎn)品開發(fā)與創(chuàng)新;2010年04期

3 黃樺;;3D立體視覺探究活動(dòng)設(shè)計(jì)[J];赤峰學(xué)院學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2012年10期

4 楊則正;人臉識(shí)別中的有效立體視覺[J];管理科學(xué)文摘;1997年08期

5 鄭士貴;人面孔識(shí)別主動(dòng)立體視覺[J];管理科學(xué)文摘;1997年09期

6 郝穎明,朱楓;基于模型的立體視覺的優(yōu)化方法[J];高技術(shù)通訊;2000年10期

7 錢曾波,邱振戈,張永強(qiáng);計(jì)算機(jī)立體視覺研究的進(jìn)展[J];測繪學(xué)院學(xué)報(bào);2001年04期

8 任重,邵軍力;立體視覺中的雙目匹配方法研究[J];信息與控制;2001年S1期

9 鄒國輝,袁保宗;一種基于虛擬平面的立體視覺的重建方法[J];電子與信息學(xué)報(bào);2001年02期

10 張超,沈振康,張淑琴;基于立體視覺的測量技術(shù)[J];系統(tǒng)工程與電子技術(shù);2002年09期

相關(guān)會(huì)議論文 前10條

1 王幼生;詹敏;代秋楠;;立體視覺的研究進(jìn)展[A];第十二屆廣東省視光學(xué)學(xué)術(shù)會(huì)議專題講座、論文匯編[C];2009年

2 陸曉奮;;立體視覺技術(shù)的現(xiàn)狀與發(fā)展預(yù)測[A];中國圖象圖形學(xué)學(xué)會(huì)立體圖象技術(shù)專業(yè)委員會(huì)學(xué)術(shù)研討會(huì)論文集（第三期）[C];2009年

3 閻冰;趙占娟;遲洪華;;立體視覺及其影響因素[A];中國生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)會(huì)第六次會(huì)員代表大會(huì)暨學(xué)術(shù)會(huì)議論文摘要匯編[C];2004年

4 任重;邵軍力;;三目立體視覺方法的研究[A];2001年中國智能自動(dòng)化會(huì)議論文集（下冊）[C];2001年

5 靳波;葛霽光;;立體視覺深度刺激誘發(fā)認(rèn)知響應(yīng)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)[A];中國生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)會(huì)第六次會(huì)員代表大會(huì)暨學(xué)術(shù)會(huì)議論文摘要匯編[C];2004年

6 吳新年;汪云九;;立體視覺計(jì)算模型的惟一性約束[A];新世紀(jì) 新機(jī)遇 新挑戰(zhàn)——知識(shí)創(chuàng)新和高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展（上冊）[C];2001年

7 李德廣;李科杰;高麗麗;;基于多尺度多方向相位匹配的立體視覺方法[A];第二屆全國信息獲取與處理學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2004年

8 趙虹;于海濱;劉濟(jì)林;;立體視覺技術(shù)在嵌入式客流統(tǒng)計(jì)系統(tǒng)中的應(yīng)用[A];全國第一屆嵌入式技術(shù)聯(lián)合學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2006年

9 邱陽;白立芬;李慶祥;徐毓嫻;;基于邊緣和區(qū)域聯(lián)合匹配的立體視覺新方法[A];中國儀器儀表學(xué)會(huì)第三屆青年學(xué)術(shù)會(huì)議論文集（上）[C];2001年

10 胡志萍;歐宗瑛;李云峰;;海上工作平臺(tái)固定用導(dǎo)管架下水運(yùn)動(dòng)參數(shù)立體視覺測定[A];首屆信息獲取與處理學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2003年

相關(guān)重要報(bào)紙文章 前10條

1 北京武警總隊(duì)醫(yī)院眼科 副主任醫(yī)師 陶海;立體視覺怎么檢查[N];家庭醫(yī)生報(bào);2006年

2 ;八種立體視覺技術(shù)各有千秋[N];中國電子報(bào);2009年

3 本報(bào)見習(xí)記者 唐聞佳;你有“《阿凡達(dá)》眩暈癥”嗎[N];文匯報(bào);2010年

4 本報(bào)記者 楊明;市場潛力巨大 我國3D信息產(chǎn)業(yè)亟待需政策扶持[N];中國工業(yè)報(bào);2010年

5 武警總醫(yī)院眼科淚器病中心主任 陶海;5種人不宜看3D電視[N];保健時(shí)報(bào);2010年

6 本報(bào)記者 徐建華;我國3D產(chǎn)業(yè)亟須“健身”[N];中國質(zhì)量報(bào);2010年

7 程曉寧;街畫風(fēng)行 幻景橫生[N];21世紀(jì)經(jīng)濟(jì)報(bào)道;2009年

8 王延文;細(xì)微之處保健康[N];中國老年報(bào);2004年

9 武警總醫(yī)院眼科淚器病中心主任 陶海;看3D電影如何保護(hù)好眼睛[N];北京日報(bào);2010年

10 錢 偉;淺色太陽鏡對健康更有益[N];大眾科技報(bào);2005年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前10條

1 李輝;煤礦井下救災(zāi)機(jī)器人立體視覺導(dǎo)航關(guān)鍵技術(shù)研究[D];中國礦業(yè)大學(xué);2015年

2 謝利民;基于近場照明的光度立體視覺算法研究[D];華中科技大學(xué);2015年

3 李卓;基于立體視覺技術(shù)的生豬體重估測研究[D];中國農(nóng)業(yè)大學(xué);2016年

4 李蔚;基于立體視覺與LSPIV的河流水動(dòng)力過程近距遙感測量系統(tǒng)[D];浙江大學(xué);2016年

5 張金凱;介觀尺度零件變視場結(jié)構(gòu)光顯微立體視覺測量方法研究[D];上海交通大學(xué);2015年

6 韓天奇;面向各類反射表面的光度立體視覺方法研究[D];浙江大學(xué);2016年

7 丁菁汀;立體視覺在實(shí)際應(yīng)用中的若干問題研究[D];浙江大學(xué);2012年

8 林慧英;基于立體視覺的汽車車身與車軸位置偏差檢測系統(tǒng)的研究[D];吉林大學(xué);2008年

9 杜歆;用于導(dǎo)航的立體視覺系統(tǒng)[D];浙江大學(xué);2003年

10 侯建;月球車立體視覺與視覺導(dǎo)航方法研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2007年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 丁希斌;一種基于立體視覺的植物病斑定位獲取技術(shù)研究[D];浙江大學(xué);2015年

2 劉少強(qiáng);基于立體視覺的三維重建方法研究[D];天津理工大學(xué);2015年

3 焦英魁;球面立體視覺三維重建技術(shù)研究[D];天津理工大學(xué);2015年

4 謝鵬;基于立體視覺的特征跟蹤方法研究[D];天津理工大學(xué);2015年

5 周鼎;基于立體視覺的非合作航天器相對狀態(tài)估計(jì)[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2015年

6 張俊;基于多目立體視覺的真實(shí)人臉重建和測量系統(tǒng)的研究[D];電子科技大學(xué);2015年

7 李陽勤;基于DIBR虛擬視角映射的立體視覺調(diào)整技術(shù)[D];杭州電子科技大學(xué);2015年

8 汪婷;立體視覺顯著性計(jì)算模型的研究及應(yīng)用[D];合肥工業(yè)大學(xué);2015年

9 蔣粉玲;基于LabVIEW的立體視覺控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[D];蘇州科技學(xué)院;2015年

10 劉新月;海報(bào)的立體視覺表現(xiàn)[D];吉林藝術(shù)學(xué)院;2015年

，

本文編號(hào)：2343712