Алгоритмы построения трехмерных моделей объектов с регулярной структурой по фотографиям при взаимодействии с пользователем для виртуальных сред

• Автор: Якубенко, Антон Анатольевич
• Шифр специальности: 05.13.11
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 143 с. : ил.

Оглавление
Введение
Объект исследования и актуальность темы
Цель работы
Научная новизна работы
Практическая значимость и реализация
Результаты, выносимые на защиту
Апробация работы
Публикации
Структура и объем работы
Г лава 1. Создание трехмерных моделей объектов реального мира
1.1 Обзор существующих подходов
1.1.1 Системы трехмерного моделирования общего назначения
1.1.2 Фотограмметрические системы
1.1.3 Структура из движения
1.1.4 Лазерное сканирование
1.1.5 Выводы
1.2 Предложенный алгоритм
1.2.1 Входные данные
1.2.2 Выходные данные
1.2.3 Схема предложенного алгоритма
1.3 Методология тестирования и сравнения
Глава 2. Получение ректифицированных текстур объектов и
построение их трехмерных моделей по фотографиям
2.1 Постановка задачи
2.2 Обзор существующих алгоритмов получения
ректифицированных текстур из фотографий
2.2.1 Ректификация с помощью выделения четырехугольника

2.2.2 Использование точек схода
2.3 Предложенный алгоритм
2.3.1 Схема алгоритма
2.3.2 Коррекция угла наклона и крена камеры
2.3.3 Определение горизонта и точек схода
2.3.4 Трехмерное моделирование с помощью задания линии контура объекта и его вертикальных границ
2.4 Эксперименты и сравнение
2.4.1 Тестирование алгоритма исправления угла наклона и крена камеры
2.4.2 Тестирование алгоритмов определения горизонта и точек схода
2.4.3 Сравнение алгоритма получения ректифицированных текстур объекта и построения его трехмерной модели по фотографиям с аналогами
2.5 Заключение
Глава 3. Определение регулярной структуры объектов по их текстуре

3.1 Постановка задачи
3.2 Обзор существующих алгоритмов
3.2.1 Автокорреляция
3.2.2 Группировка локальных фрагментов
3.2.3 Детекторы окон
3.2.4 Поиск сложных фасадных элементов
3.2.5 Общая семантическая сегментация, сегментация стен
3.2.6 Определение глобальной структуры фасада
3.2.7 Выводы
3.3 Предложенный алгоритм
3.3.1 Предложенная модель регулярной структуры объекта

3.3.2 Схема предложенного алгоритма
3.3.3 Поиск прямоугольников
3.3.4 Вычисление кандидатов размеров и центров ячеек решеток

3.3.5 Жадный выбор лучших решеток
3.3.6 Поиск дополнительных решеток
3.3.7 Расширение решеток
3.4 Эксперименты и сравнение
3.4.1 База изображений
3.4.2 Алгоритмы для сравнения
3.4.3 Оценка нахождения размеров ячеек решеток
3.4.4 Оценка доли верно найденных похожих элементов
3.5 Заключение
Глава 4. Восстановление текстуры объектов с учетом их регулярной
структурой
4.1 Постановка задачи
4.2 Обзор существующих алгоритмов сегментации
4.3 Обзор существующих алгоритмов восстановления изображений

4.3.1 Алгоритмы восстановления текстуры
4.3.2 Общие алгоритмы синтеза текстуры
4.4 Предложенный алгоритм
4.4.1 Схема алгоритма
4.4.2 Нахождение чистых ячеек
4.4.3 Сегментация объектов переднего плана
4.4.4 Восстановление текстуры
4.5 Эксперименты и сравнение
4.5.1 Тестирование алгоритма поиска чистой ячейки

3. Задание линии контура объекта и его вертикальных границ (рис. 17). Пользователь указывает на фотографии так называемую линию контура объекта - проекцию линии сечения объекта какой-либо горизонтальной плоскостью на изображение. При рисовании пользователем такой полилинии ее отрезки автоматически привязываются к направлениям на вычисленные точки схода. Также задаются точками верхняя и нижняя границы объекта. Такие данные позволяют получить ректифицированные текстуры для каждой видимой плоскости объекта.
Рис. 17. Задание линии контура объекта и его вертикальных границ.
На выходе получится трехмерная модель, состоящая из вертикальных плоскостей с текстурой (рис. 18). Если объект виден полностью только на нескольких фотографиях, то полученные текстуры последовательно сшиваются в единую текстуру. Для этого вручную выполняется сопоставление изображений и производится бесшовная сшивка.