RGBD数据驱动的室内景物三维建模方法研究

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已有模型资源的有效重用是计算机图形领域面临的重要课题之一。本文以常见的室内景物作为研究对象,利用体感设备针对景物采集所得的RGBD数据的分割结果在三维模型库中检索相似模型,组装得到建模结果。对其所涉及的单物体建模以及后续的室内场景建模技术进行了系统的研究与探索,并设计和实现了相应的原型系统。论文的主要工作成果体现在以下三个方面:(1)提出了一种基于RGBD数据的单物体建模方法。使用Kinect设备扫描待建模物体,对所得数据进行部件分割,然后在预先构建的模型库中检索与其匹配的部件模型,最后通过部件组合得到建模结果。本文在进行数据部件分割时,提出了基于点云数据的代表模型驱动的部件分割方法,获取其中每个待建模目标物体的点云分割数据和图像分割数据;在进行部件检索时,提出了基于二维轮廓相似度和点云覆盖率的部件检索方法,以分割所得各部件信息为启发在所构建的资源库中搜索与其匹配的模型部件;最后在部件组合过程中,利用已有点云数据结构信息进行快速物体部件组合。(2)提出了一种基于RGBD数据的室内场景建模方法。对扫描所得数据进行分割获取场景中的各目标物体,在三维模型库中对目标物体进行检索得到正确合适的模型,实现针对场景的三维建模。本文方法主要分成三个阶段:在数据分割阶段,采用一种模型拟合与聚类相结合的分割方法来获取场景在各目标物体的分割结果;在模型检索阶段,提出了一种联合检索技术,利用点云与图像信息特征并结合物体问的关联性在三维模型库中对目标物体进行检索得到正确合适的模型;最后阶段将模型组合成最终的重建场景。(3)设计实现了一个室内景物建模系统。该系统整合了本文所提出的单物体建模和室内场景建模方法,可以使用Kinect设备采集得到的物体或场景的RGBD数据来进行建模。该系统将这两种建模方法中各步骤计算过程以图形化的形式进行了整合,可以给相关领域的专业人和非专业人士提供相应的建模手段和建模体验。
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