【摘 要】
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实时三维重建系统能实时建立起物体的三维模型,是虚实交互、机器视觉领域中十分重要的基础技术。可视外壳方法使用物体多个角度的图像建立起物体的三维模型,在特定的设计下能达到实时性,是实时三维重建的热门研究。目前基于可视外壳方法实现的实时三维重建系统多呈分布式,设备开销大,商业化难度大。本文以实现单PC机上的实时三维重加系统为目标,综合分析了各种重建方法和系统设计之后,给出了一种改进的基于体素的可视外壳方
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实时三维重建系统能实时建立起物体的三维模型,是虚实交互、机器视觉领域中十分重要的基础技术。可视外壳方法使用物体多个角度的图像建立起物体的三维模型,在特定的设计下能达到实时性,是实时三维重建的热门研究。目前基于可视外壳方法实现的实时三维重建系统多呈分布式,设备开销大,商业化难度大。本文以实现单PC机上的实时三维重加系统为目标,综合分析了各种重建方法和系统设计之后,给出了一种改进的基于体素的可视外壳方法,并通过CUDA实现了该方法,搭建起了单PC的实时三维重建系统验证该方法。首先,通过文献阅读,研究分析了各种三维重建方法的特点,重点研究了可视外壳方法,将分布式可视外壳系统重新设计,使之能在单PC机上使用并行计算加速。其次,实现了单PC上的实时三维重建系统,完成了三维重建前景分割、重建计算、渲染显示等主要功能模块,系统同时支持虚拟世界和真实世界两种环境下的实时三维重建。然后,根据CUDA的特性对基于体素的可视外壳方法的理论做了针对性修改,给出以四面体体素代替六面体体素作为基本求交计算体素。此外,在系统实现中针对CUDA特性使用了纹理内存、并行压缩等方式加快系统运行效率。最后,对改进的方法和经典的方法进行了实验对比,测试了两种方法的重建速度和重建精度,证明本文给出的改进方法具有更快的速度而精度相差无几。使用改进的方法搭建了真实重建系统,给出了真实应用案例的效果。
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