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数据的获取是至关重要的,是研究与应用的基本前提,直接影响研究结果的优劣。近年来,随着数据采集设备的快速发展,数据的采集技术与之相得益彰,但仍存在技术瓶颈。其中,以三维扫描为数据采集技术的主流,备受青睐。现有的三维扫描技术从不同角度着手,仅仅致力于如何获取物体表面的完整三维数据。然而,物体的完整信息不只是外表面可见部分,物体的内部结构、褶皱等自遮挡引起的隐蔽部分以及被遮挡部分,也是物体的重要组成。这些隐蔽区域在数据采集时并不出现在扫描设备的视角范围内,所以无法直接获取。 为了解决现存的数据采集问题,获取物体的真正意义上的完整数据,本文提出一种新颖的主动式交互的三维扫描技术。该技术主要针对被遮挡场景,允许用户在扫描过程中对场景或物体进行简单的交互操作,使扫描场景中原本被遮挡的区域逐渐对扫描仪可见。在这一过程中,扫描仪记录了用户的交互过程。一次连续扫描过程中同时捕获遮挡与被遮挡物体部分,为内场景的遮挡区域和被遮挡区域搭建了过渡的桥梁,使得没有重叠部分的内外数据融合为完整模型变得可行。通过对交互过程的连续扫描数据进行数据配准,分析数据的特点和运动轨迹,对运动轨迹聚类,检测出用户的主动交互过程中的动态数据。由于最终的完整数据模型只包含场景的内外部分的静态数据,所以剔除动态部分的数据,保留并配准遮挡部分和被遮挡部分。最终实现对物体的完整数据捕获,重建内外可见的三维模型。 我们的主动式扫描技术通过用户与场景的运动交互,能够近乎实时地检测交互运动,可以高效快速地分析并配准连续扫描数据,重建完整的模型。为验证算法的有效性、鲁棒性和应用范围,本文分别对汽车、橱柜等运动过程中不变形的刚性物体,植物、桌布等运动过程中易变形的非刚性物体的有遮挡场景进行实验。另外,为排除扫描设备和数据精度等因素对主动式扫描技术的影响,文中给出了不同扫描设备捕获的扫描结果。实验结果表明,对于有遮挡和隐蔽内部结构的场景,本文提出的三维主动式扫描技术是高效且应用性强。 本文主要针对被遮挡场景,提出了一种新的的主动式三维扫描技术,以用户操作场景的方式扫描原本无法捕捉的被遮挡区域。同时基于主动式扫描技术,定义了新的模型重建算法,不同于其他的模型表面重建方法,本文的重建算法同时包含外表面(遮挡区域)和内部结构(被遮挡区域)两部分的模型。本文的方法高效健壮,具有范围的应用范围。