动态环境遮片算法研究

论文摘要

遮片技术包括两个过程:提取和合成。提取的过程是得到前景物体的透明度,合成阶段则是把前景物体放置在一个新的背景下,从而得到新的合成图片。环境遮片不仅仅反映了前景物体的透射,而且描述了前景物体的折射,反射等光学现象。对于动态环境遮片,当视点变化时,环境遮片信息也同时变化,从而增加了计算机模拟的难度。本文改进了现有环境遮片的算法,并提出了基于图像的动态环境遮片的算法。主要工作包括:(1)提出了辐射度空间下提取环境遮片的方法。现有的遮片算法都是在颜色空间下计算的,但由于相机对物体本身亮度值非线性的映射,使得记录在CCD上物体的颜色值失真。针对这个问题,本文首先提取相机的高动态范围映射曲线,随后把颜色空间转换到辐射度空间,通过对比颜色空间下和辐射度空间下的结果,可以发现辐射度空间下的提取方法有效的解决了蓝色溢出,对应区域查找错误等问题。(2)研究了Seitz的图像视点变换的原理以及实现,并且改进算法,增加了边缘检测预处理步骤,帮助用户精确快速的选择对应点对,从而使得虚拟视点下的图像更加平滑自然。(3)提出了基于图像的动态环境遮片算法。以往的动态遮片需要计算物体表面,摄像机的三维信息,因而需要摄像机的标定,过程繁琐,不利于实际应用。为此我们结合视点变换和环境遮片技术,对遮片数据线性插值,在保持了数据连续性的基础上实现了基于图像的动态环境遮片。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 概述
• 1.1 遮片历史
• 1.2 动态遮片问题描述
• 1.3 遮片相关技术
• 1.3.1 蓝屏遮片
• 1.3.2 自然图像遮片
• 1.3.3 环境遮片
• 1.4 动态环境遮片与虚拟视点合成
• 1.4.1 基于投影不变量的视图合成方法
• 1.4.2 基于张量的视图合成方法
• 1.4.3 视图插值
• 1.5 论文的主要工作及组织
• 第二章 辐射度与颜色关系曲线的提取
• 2.1 高动态范围映射曲线的提取
• 2.1.1 概述
• 2.1.2 求取Hurter-Driffield 曲线
• 2.1.3 实验结果
• 2.2 小结
• 第三章 环境遮片输入数据预处理
• 3.1 数字形态学概述
• 3.1.1 腐蚀
• 3.1.2 膨胀
• 3.1.3 开与闭
• 3.1.4 试验
• 3.2 边缘检测
• 3.2.1 Canny 边缘检测
• 3.2.2 试验
• 3.3 小结
• 第四章 辐射度空间下的环境遮片提取
• 4.1 环境遮片公式的提出
• 4.2 环境遮片实时采样（单帧提取）
• 4.2.1 简化环境遮片公式
• 4.2.2 背景设定与对应点查找
• 4.2.3 滤波
• 4.2.4 其他数据的获取
• 4.3 颜色空间与辐射度空间下的结果比较
• 4.3.1 理论分析
• 4.3.2 试验及试验结果
• 4.3.3 程序实现
• 4.4 小结
• 第五章 基于视点的图像变换
• 5.1 介绍
• 5.2 基础理论－极线几何与基础矩阵
• 5.3 VIEW MORPHING 原理及实现
• 5.3.1 视平面平行时的View Morphing
• 5.3.2 视平面不平行时的View Morphing
• 5.3.3 View Morphing 步骤
• 5.4 图像预处理中的变换矩阵
• 5.5 实现及结果
• 5.6 小结
• 第六章 动态环境遮片
• 6.1 介绍
• 6.2 相关工作
• 6.3 基于图像的动态环境遮片
• 6.3.1 动态环境遮片问题描述
• 6.3.2 视点发生变化时的动态环境遮片的解决方案
• 6.3.3 试验结果
• 6.4 小结
• 第七章 结论及未来工作展望
• 7.1 结论
• 7.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间已发表论文