基于Kinect的三維重建與動(dòng)作交互技術(shù)研究.pdf

1、計(jì)算機(jī)視覺(jué)理論及近年來(lái)三維掃描技術(shù)的發(fā)展使三維重建一度成為國(guó)內(nèi)外研究的熱點(diǎn)問(wèn)題。由于立體視覺(jué)算法存在計(jì)算復(fù)雜度高、不精確的缺陷，目前技術(shù)成熟的三維重建系統(tǒng)主要基于結(jié)構(gòu)光掃描，但此類(lèi)系統(tǒng)通常龐大復(fù)雜，價(jià)格昂貴且不易操作。Kinect深度相機(jī)一經(jīng)推出，便以其低廉的價(jià)格、易操作等特性，極大地推動(dòng)了三維重建技術(shù)平民化。另一方面，作為體感設(shè)備而發(fā)布，Kinect的出現(xiàn)也為動(dòng)作交互方式提供了可能。本文結(jié)合Kinect的三維掃描與動(dòng)作交互兩大功能，首

2、先提出基于Kinect的三維模型重建方案，而后實(shí)現(xiàn)三維模型的交互展示平臺(tái)設(shè)計(jì)。
　　本文的研究工作和創(chuàng)新點(diǎn)如下:
　　(1)提出了一種基于改進(jìn)雙邊濾波的深度圖像預(yù)處理算法。Kinect并非是精密的測(cè)量?jī)x器，本文結(jié)合Kinect采集的深度與彩色信息，通過(guò)改進(jìn)雙邊濾波算法，有效地濾除深度圖像噪聲及填補(bǔ)深度缺失區(qū)域。
　　(2)提出一套基于改進(jìn)KinectFusion的三維重建方案。主要改進(jìn)工作有兩部分:
　　1)在點(diǎn)

3、云配準(zhǔn)過(guò)程中，KinectFusion采用的ICP(Iterative Closest Point)迭代方法無(wú)法估算相機(jī)位姿矩陣平行于場(chǎng)景表面的運(yùn)動(dòng)分量，從而得到不理想的點(diǎn)云配準(zhǔn)結(jié)果。本文通過(guò)提取邊線(xiàn)特征點(diǎn)作為輔助關(guān)系的方法來(lái)改進(jìn)ICP迭代算法，可有效解決此問(wèn)題。
　　2)紋理映射過(guò)程中，KinectFusion系統(tǒng)沒(méi)有對(duì)紋理映射操作做出相應(yīng)說(shuō)明。本文通過(guò)顏色融合立體的方法為重建模型貼上紋理，從而得到更為直觀真實(shí)的三維模型。

4、>　　(3)結(jié)合Kinect骨骼跟蹤功能，對(duì)三維模型交互展示平臺(tái)進(jìn)行了實(shí)現(xiàn)。本文利用Kinect骨骼跟蹤獲得的人體關(guān)節(jié)點(diǎn)來(lái)識(shí)別姿勢(shì)，并將特定姿勢(shì)向鍵盤(pán)鼠標(biāo)事件映射，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)OpenGL渲染的三維模型進(jìn)行旋轉(zhuǎn)、放大、縮小等操作。
　　通過(guò)本文的研究工作，普通用戶(hù)可以方便快捷地使用個(gè)人電腦和Kinect相機(jī)對(duì)日常用品或場(chǎng)景進(jìn)行較為精確的三維重建。同時(shí)借助本文實(shí)現(xiàn)的基于Kinect交互的模型展示平臺(tái)，用戶(hù)只需通過(guò)身體姿勢(shì)就可以對(duì)平臺(tái)及