融合深度信息的多光谱光度立体三维重建及其在水下的应用

杨洁

中国海洋大学

摘要：

通过物体的二维图像估计其三维模型是计算机视觉领域的基础问题，在工业测量、人机交互、医学、考古、计算机动画等多个领域有着广泛的应用。　　现有的三维重建理论和方法一般假设成像环境是在空气中，相关技术也较为成熟。然而，水下环境相对复杂，水中的悬浮物对光线产生吸收与散射，导致成像信息的衰减，因此无法直接使用现有的三维重建技术。　　本文使用深度传感器获取物体的深度信息，在此基础上利用多光谱光度立体技术求解物体表面法向，将深度和法向融合完成物体的三维重建，并对已有的水下成像模型进行简化，使得该方法能够适用于水下物体的三维重建。　　本文首先实现了基于深度传感器的多光谱光度立体三维重建技术。使用红、绿、蓝三种颜色的光源同时照射物体，在物体表面反射符合朗伯模型的假设下，根据颜色信息对物体表面划分不同的区域，利用深度数据从单幅彩色图像分离出三个通道的子图像计算光照矩阵，得到物体的表面法向，再与深度数据融合获得更高精度的三维重建结果。　　由于水对不同频率的光的吸收和散射程度不同，本文建立了适用于多光谱光源条件下的水下成像模型，将上述技术在水下应用环境进行了拓展。通过在不同浑浊度的水下环境进行实验，结果表明本文提出的方法能够以更加简单的操作、廉价的设备和较低的计算量，对水下物体进行三维重建。

关键词：水下物体;三维重建;多光谱光度立体技术;深度信息融合

授予单位：中国海洋大学

授予学位：硕士

学科专业：计算机技术

导师姓名：董军宇

学位年度：2015

语种：中文

分类号：TP391.41

页数：63

在线出版日期：2016-01-27（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）