动态光场采集与三维建模的关键技术研究

【摘要】场景视觉信息的获取是人类感知客观世界的主要途径，自麻省理工学院Adelson等人于1991年提出的全光函数以来，对全光函数中高维视觉信息的采集和捕获已成为场景采集与捕获的热门研究方向，并诞生出计算机视觉、图形学、信号处理、光学等多学科深度交叉的全新领域——计算摄影学。光场采集是计算摄影学的核心和基础，它是在传统成像机制的基础上，围绕全光函数各个维度视觉信息的采集和捕获，将硬件设计与软件计算相结合，突破传统摄影采集方式的局限，全方位、真实地获取场景的高维视觉信息。本文围绕动态光场采集与三维建模的关键技术开展深入研究，实现了一个直径10米，高度7米穹隆形七维动态光场采集系统。该系统可实现光照与多相机的高速且精确的同步控制，实现多视点变光场的动态光场采集，满足多目标对象动态场景的采集，并就多目标对象场景恢复进行研究，实现多视点致密三维建模。第一章，绪论，介绍国内外研究机构光场采集与三维建模技术的研究现状。第二章，介绍本文设计的实现动态光场采集系统，采集系统架构设计与实现过程。整个采集系统钢架结构可拓展与灵活性强，可以根据采集目标表面复杂程度等不同随意调整视角与光场；通过多相机阵列拍摄与发光二极管快速变化的光照配合，采用分布式同步控制，精确同步变化光照与多视角采集；针对多相机阵列的校准问题，采集系统软件的实现等问题，系统都具有令人满意的解决方案。第三章，介绍基于轮廓的三维重建算法。实现了一个快速针对视频图像序列的前景-背景分割算法来得到轮廓图，根据轮廓图信息，基于现有已成熟的精确多面体可视凸壳算法生成可视凸壳，并对生成可视凸壳的三维网格进行基于泊松圆盘采样的优化措施。由于轮廓信息的提取准确与点云生成的优化，基于轮廓的三维重建算法的得到的三维模型，其完整度和准确度高。第四章，介绍实现基于点云的多视角三维重建算法的研究。实现的算法主要包括的三个步骤：点云提取、点云融合、点云三角化，主要研究对遮挡、噪声及无纹理区域都具备鲁棒性的匹配算法、边沿点/隐藏点检测与融合、视角内点云去噪、基于置信信息的泊松表面重建，重建表面规整等问题，基于点云的重建框架获得高鲁棒、质量满意的三维重建效果。最后第五章总结全文的研究工作并展望后续的研究工作。
【作者】任浩然；
【导师】周文晖；申兴发；
【作者基本信息】杭州电子科技大学，计算机应用技术，2014，硕士
【关键词】光场采集；轮廓重建；同步控制；点云重建；计算摄影学；

【参考文献】
[1]叫思成.幼儿园生态式舞蹈教学活动的行动研究[D].湖南师范大学,学前教育学,2013,硕士.
[2]何军.SA与ABA调节青蒿素的生物合成及青蒿副产物的综合利用[D].西南农业大学,植物学,2004,硕士.
[3]高亚男.单层工业厂房再利用投资决策风险识别及量化研究[D].西安建筑科技大学,土木工程建造与管理,2013,硕士.
[4]刘源.论二十世纪后期至今当代艺术的中国方式[D].云南师范大学,美术学,2013,硕士.
[5]彭凤.动态助词“着”的偏误分析和教学对策[D].湖南师范大学,汉语国际教育（专业学位）,2013,硕士.
[6]王海东.BW啤酒集团玻璃包装材料采购管理策略研究[D].吉林大学,工商管理,2014,硕士.
[7]区玉明.客户保持中两个问题的研究：对网站感兴趣用户的识别和网站质量评价[D].广西师范大学,2004.
[8]何蓓,吴敏.一种基于Bayesian信念网络的客户行为预测方法[J].控制与决策,2007,06:626-631.
[9]刘桂林.输入—输出假说视角下的大学英语阅读教学[D].湖南师范大学,英语语言文学,2014,硕士.
[10]王丽春.广西战时兵役动员研究[D].中国政法大学,中国近现代史,2014,硕士.
[11]程晓玲.美国加州高等教育总体规划对我国省级区域高等教育结构优化的启示研究[D].南昌大学,教育经济与管理,2012,硕士.
[12]王瑜.膀胱不同充盈状态下RapidArc与IMRT对早期宫颈癌靶区剂量的影响[D].吉林大学,临床医学,2013,硕士.
[13]上官文坤.《三国志通俗演义》俊杰论[D].温州大学,中国古代文学,2012,硕士.
[14]王丽霞.美国空空导弹研制新动向[J].飞航导弹.2008(05)
[15]王国.宁南山区生产建设项目水土流失防治技术体系研究[D].北京林业大学,工程绿化,2013,硕士.
[16]杨永彬.产碱性纤维素酶菌株的选育及酶学特性研究[D].福建师范大学,生物化学与分子生物学,2004,硕士.
[17]陈烨.满族民间剪纸艺术在室内设计中的运用[D].中南林业科技大学,设计艺术学,2013,硕士.
[18]郜勇（KoryunGhazaryan）.亚美尼亚与俄罗斯的关系探析[D].吉林大学,国际政治,2014,硕士.
[19]楼必君.载Ag（Cu）凹凸棒石抗菌剂及其性能研究[D].合肥工业大学,材料学,2003,硕士.
[20]郭丽萍.颈动—静脉分流法猪肺动脉高压模型左右心室形态及功能变化与肺动脉压的关系[D].广西医科大学,超声诊断（专业学位）,2013,硕士.
[21]王世龙.双馈式风力发电机组的并网控制研究[D].大连海事大学,电力电子与电力传动,2013,硕士.
[22]刘邦卫.大力发展电子政务促进行政决策科学化民主化[J].重庆邮电学院学报(社会科学版),2005,03:316-319.
[23]江文杰.高性能非贵金属燃料电池阴极催化剂的制备及性能研究[D].重庆大学,化学工程与技术,2014,硕士.
[24]张思尧.大学生创新精神培养研究[D].大连海事大学,马克思主义理论,2014,硕士.
[25]周筱荃.银行信息化之困[J].金卡工程,2003,09:20-21.
[26]李嘉年.梅山3号高炉分离式热管换热器的设计及运行[J].炼铁.1998(01)
[27]支国俊.基于Radius的网络认证授权记账系统的设计和实现[D].电子科技大学,软件工程（专业学位）,2012,硕士.
[28]刘林.胺液在线净化复活技术在石油化工企业中的应用[D].东北石油大学,化学工程（专业学位）,2013,硕士.
[29]何崇东.GDL拾放机械手控制系统设计与实现[D].华中科技大学,机械电子工程,2013,硕士.
[30]洪敏.北京市土地利用动态变化的研究[D].中国农业大学,土地资源管理,2004,硕士.
[31]蒋婧.山羊PPARγ和FABP家族基因的分离鉴定、组织表达及其多态性检测[D].四川农业大学,动物遗传育种与繁殖,2012,硕士.
[32]张莉.自我参照、刻板印象与来源国效应的实验研究[D].华东师范大学,企业管理,2013,硕士.
[33]梁奎端.微波通信设备漏能的测试与分析[J].电讯技术.1991(03)
[34]冯智强,朱一凡.编辑出版家林语堂的编译行为研究[J].中国翻译,2011,05:27-33+96.
[35]李杰,李玲,江大好,张群峰,李小年.α,β-不饱和醛/酮中C＝C双键选择性加氢催化剂的研究进展[J].工业催化,2012,08:13-19.
[36]陈晓娜.道路客运服务质量评价系统开发[D].长安大学,交通运输工程,2014,硕士.
[37]鲁学贯,洪继光,解煜,吴学军.北京庄胜广场中央楼空腹桁架结构施工支撑[J].建筑技术.1997(08)
[38]李雪.我国案外人申请再审制度[D].吉林大学,法律,2012,硕士.
[39]张亚宁.堆肥腐熟度快速测定指标和方法的建立[D].中国农业大学,环境工程,2004,硕士.
[40]王广奇.基于RFID和激光传感器的语义地图更新及机器人定位方法研究[D].山东大学,控制科学与工程,2013,硕士.
[41]党梅洁.化学气相沉积法制备石墨烯及其光谱特性研究[D].首都师范大学,2013.
[42]李凌冬.杭长客运专线覆盖型岩溶路基注浆加固效果检测与稳定性分析[D].西南交通大学,地质工程,2014,硕士.
[43]索明磊.中钢天津响螺湾项目一体化项目管理模式研究[D].北京交通大学,工商管理（专业学位）,2013,硕士.
[44]董玉成,陈义华,王双.递阶层次结构决策指标体系构建算法及应用[J].控制与决策,2005,04:403-407.
[45]陈念.早期肠内营养配合柴芍六君子汤对大肠癌术后恢复影响的临床研究[D].湖南中医药大学,中西医结合临床,2013,硕士.
[46]陈忠强.地下金属矿智能调度关键技术研究[D].中南大学,采矿工程,2014,博士.
[47]马鹤.基于MODTRAN的复杂大气条件下红外系统作用距离计算[D].南京航空航天大学,光学工程,2013,硕士.
[48]魏红.中国古代文字崇拜现象研究[D].曲阜师范大学,汉语言文字学,2004,硕士.
[49]许文超.混杂运行条件下高速铁路动车组运用优化研究[D].北京交通大学,交通运输规划与管理,2013,硕士.
[50]张梦龙.基于公共物品属性视角的铁路改革结构特性研究[D].北京交通大学,2014.