混合反射表面下SFS三维形貌重建方法研究

针对混合反射表面SFS重建方法中图像辐照度方程难以求解的问题,文中提出了基于Schlick模型的SFS三维形貌重建方法.在正交投影且光源与摄像机方向一致情况下,构建了基于Blinn反射模型的混合反射表面下图像明暗变化与物体三维形貌相对应的偏微分辐照度方程,使用Schlick模型代替原Blinn模型中的镜面反射成分,将辐照度方程转化为关于三维形貌梯度的二次方程,求解此方程可获得Eikonal类偏微分方程,利用一阶和高阶fast sweeping方法对上述方程的解进行了逼近.结果表明:一阶和高阶方法均能简便地求解混合反射表面下建立的SFS偏微分辐照度方程,后者比前者可获得更高的三维重建精度,高阶方法的高度MAE和RMSE误差比一阶方法降低了大约38%.

近点光源照射下球面坐标PSFS三维形貌重建方法

为了解决基于三维笛卡尔坐标系建立的透视投影SFS重建方法中图像辐照度方程复杂等问题,文中提出了基于球面坐标的近点光源PSFS三维形貌重建方法.在透视投影和球面坐标系下,构建了近点光源照射下物体三维形貌与图像灰度相对应的偏微分辐照度方程.将图像辐照度方程转换为Eikonal类偏微分方程,利用改进的FMM方法对方程进行了求解.研究结果表明:与基于三维笛卡尔坐标的PSFS方法相比,基于球面坐标的PSFS方法建立了求解相对简便的图像辐照度方程,可获得较高的重建精度,其高度平均相对误差降低了0.02%.

一种新的混合反射表面SFS三维形貌重构方法

提出了一种新颖的基于Newton法的SFS三维形貌重构方法;在摄像机遵循正交投影且与光源方向一致时,建立了基于Blinn-Phong反射模型的物体三维形貌与摄像机获取的图像灰度相匹配的辐照度方程,利用Newton法迭代逼近方程中关于三维形貌梯度函数的解,获得eikonal类偏微分方程,采用三阶WENO格式和sweeping策略求解;实验结果表明:提出的方法可以方便地求解混合反射表面下建立的SFS偏微分辐照度方程,与基于Schlick算法的方法相比,可获得更高的三维重构精度。

一种基于PSFS的近红外人脸3D形貌重构系统

针对非侵犯式人脸3D形貌重构的需求,本文设计了一种基于PSFS的近红外人脸3D形貌重构系统。分析了人脸皮肤在近红外成像条件下的光学属性,系统中利用Oren-Nayar光照明模型来表征其光学属性;相机采集近红外光源照明下的人脸2D图像,结合成像过程中的透视几何变换,构建了2D图像明暗变化与人脸3D形貌相对应的偏微分辐照度方程;该方程可转换为3D形貌梯度函数的二次方程,求解此方程得到H-J类辐照度方程;建立了求解H-J类方程的数值算法,最终获得人脸的3D形貌。实验结果表明,该系统能够有效地实现人脸3D形貌重构,并具有较高的重构精度。