基于图像绘制的镜面反射消除技术研究

论文摘要

光学数字图像像素的强度取决于物体反射光的强度,反射光中漫反射成分主要反映物体的特性,镜面反射成分主要反映光源的特性。当镜面反射成分强度超过采集设备上限时,像素强度趋于饱和状态,此时像素中包含的物体信息丢失。如果直接对包含饱和像素的图像进行匹配、分割等处理,会导致处理结果不准确。因此,有必要消除图像中的镜面反射成分,恢复像素丢失的物体信息,生成高质量的图像再进行后续处理。图像绘制技术常用于绘制真实感图像,基于图像的绘制技术可以通过一组光照条件不同的图像序列,生成任意光照条件下的图像。因此,通过对图像漫反射成分的绘制可以实现对镜面反射成分的消除。本文主要研究基于图像绘制的镜面反射消除技术,在相机和场景固定的条件下,改变光照条件采集多幅图像,利用漫反射成分的线性关系计算线性化图像的备选值,通过融合多幅备选值图像生成线性化图像估计漫反射成分强度,进而消除图像的镜面反射成分。本文首先介绍了常用的镜面反射消除和反射分量分离算法,分析总结了这些算法的特点和适用条件。其次,介绍了光度校正和光度线性化的方法;推导了基于几何光学的漫反射成分线性关系,得到了近光源条件下,邻域范围内漫反射成分线性组合系数近似的结论;验证了同质像素最大色度恒常性,为通过检测异常值的方法排除包含镜面反射成分的像素提供了依据。然后,受忆有方法和推导结论启发,本文提出了基于随机采样和基于邻域两种生成线性化图像的方法,两种方法均选用格鲁布斯检测法检测异常值。最后,根据仿真图像结果,本文提出的基于图像绘制的镜面反射消除算法中选用基于邻域的方法生成线性化图像,并针对实际图像加入了相应的图像预处理方法,修正了相关阈值的选取方法。实验结果表明,使用本文方法处理9幅图像得到的结果远优于已有的光度绘制技术,处理几何属性复杂的物体也能取得不错的效果。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
•   1.1 研究背景和意义
•   1.2 国内外研究现状及存在的问题
•     1.2.1 使用单幅图像的镜面反射消除方法
•     1.2.2 使用多幅图像的镜面反射消除方法
•   1.3 论文结构
• 第2章 基于单幅彩色图像的镜面反射消除方法
•   2.1 引言
•   2.2 反射模型
•   2.3 基于图像总强度倒数—色度空间的颜色恒常性算法
•   2.4 镜面反射消除算法
•     2.4.1 基于SF图像的方法
•     2.4.2 基于MSF图像的方法
•     2.4.3 基于聚类的方法
•   2.5 实验结果与分析
•   2.6 本章小结
• 第3章 基于多幅图像的镜面反射消除方法
•   3.1 引言
•   3.2 基于光的偏振性的镜面反射消除方
•     3.2.1 反射模型
•     3.2.2 基于投影的方法
•     3.2.3 基于分解的方法
•     3.2.4 基于独立成分分析的方法
•   3.3 基于本征图像的方法
•   3.4 基于闪光灯的方法
•     3.4.1 使用单闪光灯系统
•     3.4.2 使用多闪光灯系统
•   3.5 本章小结
• 第4章 基于光度图像的绘制技术
•   4.1 引言
•   4.2 光度校正
•     4.2.1 漫反射成分的线性关系
•     4.2.2 阴影
•     4.2.3 镜面反射消除方法
•   4.3 光度线性化
•     4.3.1 计算线性组合系数
•     4.3.2 线性化基图像
•     4.3.3 反射成分分离
•   4.4 改进的光度线性化方法
•     4.4.1 基于几何光学的线性关系
•     4.4.2 最大色度的恒常性
•     4.4.3 格鲁布斯检验法
•     4.4.4 生成线性化图像
•   4.5 实验结果与分析
•   4.6 本章小结
• 第5章 基于图像绘制的镜面反射消除方法
•   5.1 引言
•   5.2 镜面反射消除方法的主要流程
•   5.3 实验结果比较与分析
•     5.3.1 实验结果比较
•     5.3.2 实验结果分析
•   5.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文和获得的科研成果
• 致谢

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 罗邓三郎

导师: 任世卿

关键词: 镜面反射消除,图像绘制,格鲁布斯检测法,最大色度恒常性

来源: 沈阳理工大学

年度: 2019

分类: 基础科学,信息科技

专业: 物理学,计算机软件及计算机应用

单位: 沈阳理工大学

分类号: TP391.41;O435.1

DOI: 10.27323/d.cnki.gsgyc.2019.000102

总页数: 71

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