快速重建3D 模型流程与方法 - 南华大学资讯工程学系.PDFVIP

快速重建 3D模型流程與方法 李任祐 涂瑞堯 洪嘉隆 南華大學資訊工程學系 kb8058@ 摘要 2.2 兩項研究的比較 本文是根據林桓宇所寫的碩士論文：“以 數張影像迅速建立一個物體之 3D模型”之第 使用昂貴儀器並配合運用演算法來重建 三章「簡便且快速地重建 3D模型之流程與方 此項因為儀器取得昂貴且操作複雜，無法普遍 法」，以簡單取得的設備數位相機，去拍攝出 的給予有興趣的人一個研究的空間，所以才會 物體的六視圖，然後再將數張相片一一的處 有簡便儀器，用繁複的演算法和現在功能強大 理，最後使用 OpenGL圖形函式庫將其繪製出 的個人電腦來重建的研究發起，此項論文研究 來，以實現快速建立3D模型之成果。 的重點正是以後者這個方向來進行。 關鍵字： OpenGL 、3D模型 3. 實驗方法與流程 1. 前言 3.1 工具與影像 一般要建立一個3D模型需要有 3D繪圖 • 數位相機 軟體，如 3ds Max 、Maya 等，但是使用這些軟 • 黑色背景壁紙 體來建立 3D模型往往需要有著基礎的美工底 • 拍攝物體六視圖照片 子，還需要花一段時間來熟悉軟體的使用，將 會花費許多的時間來進行建立，因此使用電腦 來進行快速的運算已達到快速建立3D模型將 會是一項方便的技術，在此篇研究中將會敘述 建立 3D模型的流程與演算法。 2. 自動化重建 3D技術簡述 圖 3-1 拍攝背景圖 2.1 現今所有的 3D重建研究 3.2重建步驟說明 目前的重建研究中分為兩派，一為使用價 值不斐的 3D掃瞄器或是一些複雜儀器配合一 些演算法來進行重建；另一是使用簡單可取得 的儀器，如數位相機、 DV 之類的攝影器具， 再將蒐集來的影像使用繁複的演算法來進行 繪製，已達到重建的結果。 圖 3-2 步驟流程圖 (1) 物體六視圖：拍攝訂書機前視圖(左 上) 、後視圖右上( ) 、左視圖中左( ) 、右 視圖中右( ) 、上視圖(左下) 、下視圖右( 下) 。 圖 3-5色彩矩陣 圖 3-3 物體六視圖 (2) 自我背景濾除：使用背景濾除演算法 ， 後述將會提到。 (3)建立模型矩陣和色彩矩陣：我們在此首 圖 3-6 模型矩陣 先定義兩個三維矩陣，一為色彩矩陣(如 圖 3-5所示 )，其各元素之值即代表某一 (4)處理六視圖：用演算法進行處理，後述將 色彩值，另一則為模型矩陣 (如圖 3-6 會提到。 所示 )，其元素值代表是否為有效的物體 點，若為 1則代表是一個有效的物體 3.3 演算法說明 點，反之則為 0 。而這兩個矩陣其實就 3.3.1自我背景濾除演算法 是構成物體 3D 模型的主要依據，模型 矩陣的功能主要是用來形成物體之 3D Vnum=1 模型部分，至於色彩矩陣則是用來呈現 FOR ALL image i= 0….numberOfImages-1 DO 模型的