高辨识度三维人体模型重建系统研究

摘要

三维照相馆人像的打印质量取决于扫描获得的三维人体模型的辨识度和打印机的打印精度。然而，由于现有三维扫描仪价格昂贵、操作复杂等原因，使得三维人像打印成本高、耗时长和打印精度较低。针对这些缺点本文提出了两种简单、高效的三维人体模型重建系统：基于深度扫描仪的三维人体模型重建系统和基于序列图像的三维人体模型重建系统。
　　基于深度扫描仪的三维人体模型重建系统是利用多组深度扫描仪分工协作、优势互补，分别获取高辨识度的人体面部五官点云数据，上半身与全身表面轮廓点云数据。然后，通过刚性粗配准和改进的最近点迭代法将采集到的三组点云数据进行对齐、替换、拼接，将拼接后的无拓扑关系的点云数据进行曲面重构即可获得高辨识度的三维人体模型。该方法的扫描时间较短，以较低的成本构建了具有高辨识度的三维人像模型。
　　基于序列图像的三维人体模型重建系统，第一步是使用设计的硬件系统获取目标对象清晰的序列图像。第二步进行图像预处理，去除掉图像中的噪声、光线等干扰，同时为了减少重建模型所耗费的额外时间，删除掉了目标对象的冗余背景。第三步使用SIFT特征点提取与匹配算法和多视图三维模型重建方法，从预处理后的图像中重建出目标对象大概的三维稀疏点云，并使用ICP算法减少了重建模型的误差。第四步可以使用稠密点云生成算法PMVS将上述生成的稀疏点云稠密化。第五步将生成的稠密点云使用点云降噪预处理和曲面重构算法进行处理，最终获得了一个高辨识度的三维人体模型。
　　基于深度扫描仪的三维人体模型重建系统在精度、辨识度方面和传统的激光扫描仪一样优秀，但是价格却便宜很多。基于序列图像的三维人体模型重建系统，仅仅只需要单反相机就可以重建出高辨识度的三维人体模型，能够满足三维照相馆的需要，并且在通用性和便捷度方面大大好于传统激光扫描仪。

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第一章 绪论

1.1 课题研究意义

1.2 三维人体模型重建研究现状

1.3 本文的主要工作和创新点

1.4 本文各个章节的主要内容

第二章 重建三维人体模型所需关键技术介绍

2.1 基于深度扫描仪重建三维人体模型所需关键技术介绍

2.2 基于序列图像重建三维人体模型所需关键技术介绍

2.3 本章小结

第三章 基于深度扫描仪的三维模型重建系统

3.1 与三维人体点云数据采集

3.2 三维人体模型重建

3.3 曲面重构

3.4 实验及结果分析

3.5 本章小结

第四章 基于序列图像的三维模型重建系统

4.1 序列图像采集与预处理

4.2 基于SIFT算法的图像特征点检测与匹配

4.3 多视图重建三维模型

4.4 稠密点云生成

4.5 点云数据后续处理

4.6 实验结果分析

4.7 本章小结

第五章 总结与展望

5.1 本文工作总结

5.2 今后研究展望

参考文献

附录1攻读硕士学位期间撰写的论文

附录2 攻读硕士学位期间申请的专利

致谢