基於深度相機的動態模型三維掃描重建

《基於深度相機的動態模型三維掃描重建》是依託河海大學，由童晶擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：基於深度相機的動態模型三維掃描重建
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：童晶
• 依託單位：河海大學

項目摘要

深度相機的出現，為獲取物體表面三維幾何信息提供了一種新的手段，為計算機圖形學、計算機視覺、虛擬現實等領域的理論及套用研究提供了新的機遇。利用深度相機實現動態物體的三維掃描重建，在計算機輔助設計、遊戲娛樂、生物醫學、安全監控等產業有廣泛的套用。然而，對於從高噪聲、非剛體變形、大數據量的捕獲信息中重建出高質量的幾何模型，目前還缺乏通用可靠的方法。本項目將針對這一具有理論研究價值和廣泛套用前景的問題展開研究，進一步擴展深度相機的套用領域。首先，本項目將研究利用捕獲數據的冗餘性，提高深度數據質量。其次，將研究基於粗糙模板的方法，降低非剛體配準的難度，實現噪聲數據的非剛體配準。此外，利用基於圖的方法，用較小的計算代價實現掃描數據的全局非剛體配準，解決遮擋與誤差累計的問題。另外，還將研究改進傳統掃描重建算法的線性流程，在統一的算法框架下實現動態噪聲格線的疊代最佳化重建。

結題摘要

深度相機的出現，為獲取物體表面三維幾何信息提供了一種新的手段，為計算機圖形學、計算機視覺、虛擬現實等領域的理論及套用研究提供了新的機遇。利用深度相機實現三維掃描重建，在計算機輔助設計、遊戲娛樂、生物醫學等產業有著廣泛的套用。 針對傳統三維掃瞄器價格昂貴、操作複雜等缺點，提出一種基於多台Kinect的三維人體掃描重建算法。使用疊代最近點查找確定輸入點雲與可變模型之間的對應點對，將可變形人體模型擬合掃描點雲數據，疊代生成高精度的三維人體模型。提出了一種非剛體變形算法，實現了一種利用一台Kinect深度相機估計人體三維體型和衣服幾何信息的方法。改進了深度相機採集人體數據的硬體採集配置，實現了基於多台kinect的人體三維掃描硬體平台。在Kinect的套用研究中，針對現有手指跟蹤算法的不足，提出一種實時魯棒的三維多手指跟蹤算法。利用人類感知和計算機視覺中的相關原理，提出一種方法將捕獲的人體運動信息嵌入到三維列印的靜態實體模型。 利用以上研發的基於深度相機的三維掃描重建算法，進行了低成本個性化設計與製造原型系統的套用研究。以三維掃描、三維列印為主導技術，結合嵌入式系統，設計並實現了一套個性化朱古力三維列印系統。針對三維列印速度過慢的問題，提出了基於顯著性的自適應分層算法，在保證列印模型視覺效果的前提下，有效降低列印時間。針對帶邊界非封閉模型無法直接切片的問題，實現了一種處理帶有邊界的非封閉STL模型的切片算法。