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基于多视图的XR三维实体模型的重建技术研究与应用

文献类型:学位论文

作者刘明扬
答辩日期2023
文献子类硕士
关键词扩展现实模型 三维重建 点云处理 Hololens2 医学培训
英文摘要

基于视觉的三维重建技术一直是计算机领域的重要前沿技术之一,近些年 来已经在很多领域取得了广泛应用,比如医学研究、文物修复、无人驾驶等; 同时三维重建技术也在助力扩展现实地进一步发展。随着扩展现实、虚拟现实 的应用深度和广度日益增加,用户对三维重建的模型提出了可交互可全表面触 碰的高要求。目前的三维重建模型无法满足这一要求,一方面三维模型重建涉 及多项复杂技术,另一方面重建模型如何满足这一要求的技术路线仍不完整。 本文旨在设计一种重建扩展现实三维实体模型的技术路线,并对其中关键技术 进行有针对性的研究,使模型满足扩展现实应用的要求。进一步地,本文自主 搭建了一套完整的扩展现实系统,以验证方案的可行性,同时为扩展现实在医 疗领域的应用与发展提供可行有效的方案。主要内容如下: 对获取物体三维点云的方法进行了研究与实验。在调查并分析主流三维重 建方法的优缺点后,针对本文目标,设计了基于单目相机多视图获取三维点云 信息的方案,验证方案并对关键步骤进行补充实验,为后续模型重建提供数据 基础。 进行了点云处理的设计与实验。本文针对模型问题,创新性的引入点云处 理到整体步骤中,先通过实验探索了常规滤波和配准的效果,并在此基础上又 提出了一套结合组合滤波器和点云配准再融合再配准的方案,很好的解决了从 三维重建点云数据生成扩展现实模型的诸多难点,为后续重建出模型的可交互 性提供了关键性的处理。 进行了表面重建的研究与实验。通过对多种表面重建方法的结果,以及重 建模型和应用模型的区别进行对比分析,基于处理后的点云数据,本文设计了 基于点云的表面重建方法,极大的优化了网格重建效果,减少三角面,同时使 得表面完整,使得重建模型满足应用要求。最后给出了可视化结果并验证了模 型完整的物理特性,证明本文方法的有效性。 为进一步论证本文方法,本文结合医学研究的现实需求,设计并开发了一 套以本文模型为核心的扩展现实战救出血控制医疗培训系统。在微软 Hololens2 上搭建了系统,完成了从基本信息层到设计开发应用层的全部具体实现。并对 系统进行了性能分析,模型应用流畅,系统效果显著。 本文成果为扩展现实模型提供了新的技术方案,同时为包括但不限于医疗 培训领域的扩展现实应用提供了新的可行参考案例。

语种中文
页码90
源URL[http://ir.ia.ac.cn/handle/173211/52227]  
专题毕业生_硕士学位论文
推荐引用方式
GB/T 7714
刘明扬. 基于多视图的XR三维实体模型的重建技术研究与应用[D]. 2023.

入库方式: OAI收割

来源:自动化研究所

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