基于GPU加速的三維掃描重建系統(tǒng).pdf

1、計算機(jī)三維重建技術(shù)是計算機(jī)輔助設(shè)計與計算機(jī)圖形學(xué)中的一個重要的研究領(lǐng)域，它是指對三維物體建立適合計算機(jī)表示和處理的數(shù)學(xué)模型，是在計算機(jī)環(huán)境下對其進(jìn)行處理、操作和分析其性質(zhì)的基礎(chǔ)，也是在計算機(jī)中建立表達(dá)客觀世界的虛擬現(xiàn)實的關(guān)鍵技術(shù)，包括數(shù)據(jù)獲取、預(yù)處理、點云拼接和特征分析等步驟。
　　 對于逆向工程中的三維重建，其數(shù)據(jù)主要來源于三維掃描儀。用三維掃描儀獲取物體表面的坐標(biāo)點數(shù)據(jù)，然后將這些數(shù)據(jù)交給建模軟件來進(jìn)行網(wǎng)格化渲染等操作，以實

2、現(xiàn)三維重建。其中，點云數(shù)據(jù)的網(wǎng)格化是一個比較耗時的過程，對于百萬級數(shù)量的點云，網(wǎng)格化需要數(shù)分鐘才能完成。而且，掃描操作相對是一個比較慢速的過程，用戶不能交互式的觀察掃描結(jié)果。因此，提高點云數(shù)據(jù)的網(wǎng)格化速度對于三維重建效率的提升顯得尤為重要。
　　 隨著GPU的發(fā)展，其并行數(shù)據(jù)處理能力已經(jīng)大大超出同價位的CPU。本文針對GPU的特性進(jìn)行了分析，提出了GPU的并行網(wǎng)格化算法，相對于CPU的網(wǎng)格化算法，速度提升了一個數(shù)量級。我們將其應(yīng)

3、用于三維掃描儀，對于掃描后的點云數(shù)據(jù)網(wǎng)格化，速度有了大幅提升，而且使得在掃描三維物體時，能實時的對已掃描數(shù)據(jù)進(jìn)行網(wǎng)格化重構(gòu)，實現(xiàn)了掃描過程中的交互顯示。
　　 在數(shù)據(jù)處理階段，提出了一種利用GPU快速創(chuàng)建八叉樹的算法，它具有兩個非常新穎的特征:第一，充分利用GPU的細(xì)粒度并行特性實現(xiàn)實時構(gòu)建八叉樹。不同于傳統(tǒng)方法的是，GPU創(chuàng)建八叉樹時按照層次順序遍歷:每次運(yùn)算時，并行處理同一深度的八叉樹節(jié)點，最大化GPU的并行性能。第二，為了