基于圖像的三維重建及CUDA技術(shù)加速方法研究.pdf

1、基于圖像的三維重建是虛擬現(xiàn)實(shí)、計(jì)算機(jī)視覺(jué)、計(jì)算機(jī)圖形學(xué)等領(lǐng)域的重要研究?jī)?nèi)容，而機(jī)器人視覺(jué)、人機(jī)交互、遠(yuǎn)程沉浸、動(dòng)作捕捉等不斷增長(zhǎng)的應(yīng)用需求成為了三維建模技術(shù)發(fā)展的推動(dòng)力。三維重建和虛實(shí)交互推動(dòng)了混合現(xiàn)實(shí)的發(fā)展，具有良好的應(yīng)用前景。重建的效率和精度仍然是研究中存在的核心問(wèn)題。
　　本文在國(guó)家自然科學(xué)基金“虛實(shí)混合環(huán)境中可視外殼實(shí)時(shí)建模與優(yōu)化方法研究”和“醫(yī)學(xué)虛實(shí)融合系統(tǒng)中的實(shí)時(shí)手勢(shì)建模與識(shí)別技術(shù)研究”的支持下，對(duì)計(jì)算機(jī)立體視覺(jué)雙目匹

2、配方法和基于圖像的可視外殼三維重建方法做了重點(diǎn)研究，并提出了基于CUDA加速的并行化算法。主要內(nèi)容包括:
　　(1)詳細(xì)闡述了雙目立體視覺(jué)匹配的自適應(yīng)窗口算法，分析了算法的優(yōu)點(diǎn)和不足，提出了基于MeanShift和視差估計(jì)的快速自適應(yīng)窗口匹配算法。通過(guò)MeanShift方法對(duì)參考圖像和目標(biāo)圖像進(jìn)行彩色空間處理和顏色聚合，獲得低動(dòng)態(tài)范圍的待匹配圖像;再對(duì)兩幅圖像做視差估計(jì)，得到單一紋理區(qū)域的視差;最后通過(guò)相似度計(jì)算和匹配代價(jià)聚合完成

3、自適應(yīng)窗口快速匹配。實(shí)驗(yàn)表明，該方法效率高、匹配性能好，尤其在處理復(fù)雜紋理圖像時(shí)有較好的效果。
　　(2)圍繞基于圖像的三維重建技術(shù)，詳細(xì)闡述了基于體素的可視外殼建模方法，并提出了基于CUDA的行進(jìn)立方體方法與可視外殼方法相結(jié)合的并行加速方法。該方法準(zhǔn)確提取交點(diǎn)，計(jì)算并消除冗余邊，進(jìn)而提高模型網(wǎng)格化的速度和準(zhǔn)確度。實(shí)驗(yàn)表明，該方法能夠快速重建三維網(wǎng)格模型。
　　(3)搭建系統(tǒng)平臺(tái)驗(yàn)證上述算法和技術(shù)。使用OpenGL構(gòu)建并渲染