第二十一周學習筆記

2021-09-05 09:57:08 字數 2971 閱讀 7069

12.1由x到形狀

除了雙眼視差外,陰影、紋理和聚焦都參與了我們對形狀的感知,從這些線索來推斷形狀的研究有時稱為「由x到形狀」

12.1.1 由陰影到形狀與光度測量立體視覺

從影象亮度變化推斷出表面形狀的問題稱為「由陰影到形狀」

12.1.2 由紋理到形狀

規則紋理的透視收縮變化可以對區域性表面方向提供有用的資訊

12.1.3 由聚焦到形狀

物體深度的乙個強線索是模糊的深度,它隨著物體表面原理攝像機焦距而增加

12.2 主動距離獲取

主動場景照明,無論是為了使用光度測量立體視覺估計法還是為由散焦到形狀提供人工紋理,都可以大大提高視覺系統的效能。

12.2.1 距離資料歸併

單個距離影象可以作為更加完整的3d物體建模的構件。這個過程通過區域性3d表面模型的註冊(配準(對齊))以及將它們集成為一致的3d表面

12.2.2 應用:數字遺產

主動距離獲取方法,與表面及表觀建模方法結合,廣泛應用與考古學及文物保護領域,這些應用也被稱為「數字遺產」

12.3 表面表達

顯式表面表達,如三角網格、樣條及細分表面,不僅可以建立高度詳細的模型,還可以處理操作,如插值、整形或平滑,以及抽取(decimation)和簡化

12.3.1 表面插值

針對表面,乙個最普遍的操作是從一系列稀疏資料約束中重建表面,即雜湊資料插值

12.3.2 表面簡化

從3d資料建立三角網格後,我們通常希望建立乙個層次的網格模型,例如,用以在計算機圖形學應用中控制細節水平(level of detail,lod)(本質上,這是影象金字塔的3d模擬)。

13.3.3 幾何影象

使用規則的三角剖分來實現對快取高效的方式壓縮和儲存。

12.4 基於點的表達

儘管模型在形變或被擬合時可以對模型重新網路化,但乙個更簡單的解決方法是整個免除顯式的三角網格,而是使用有向點(或稱粒子),或表面元(surfel)代替三角形的頂點。

12.5 體積表達

3d表面建模的第三個選項是建立3d體積內部-外部函式

12.6 基於模型的重建

如果我們事先對待模型的物體有所了解,我們可以使用專門的方法及表達建立更詳細而可靠的3d模型。例如,建築物通常由大塊平面區域及其他引數化形式(例如旋轉曲面)構成,通常方向垂直於重力方向並且相互垂直。由於人臉形狀和表觀的變化雖然很大,但仍是有界的,頭部和人臉可以使用低維非剛性形狀模型表示。人體或者部件,例如手部,是提高關節式的結構,可以使用分段剛性骨架元素通過關節鏈結形成的運動鏈表示。

12.6.1 建築結構

建築建模,特別是從航拍影象,是攝影製圖學以及計算機視覺中研究時間最長的問題之一。

12.6.2 頭部和人臉

特定形狀和表觀模型非常有用的另乙個領域是頭部和人臉建模,即使人們的表觀初看是千差萬別的,但乙個人的頭部和人臉的實際形狀可以使用幾十個引數很好地描述。

12.6.3 應用:臉部動畫

一旦我們建立了形狀和表現(表面紋理)的引數化3d模型,就可以直接使用它來跟蹤人的臉部運動,並驅動乙個不同的角色做同樣的運動和表情

12.6.4 完整人體建模與跟蹤

跟蹤人體,對它們的形狀和表現進行建模,並識別人體活動

12.7 恢復紋理對映與反照率

得到物體或人體的3d模型後,建模的最後一步通常是恢復紋理對映以描述物體的表面表現。

12.7.1 估計brdf

解決視角相關表觀建模的乙個更進取的方法是為物體表面上每個點估計乙個一般雙向反射分布函式(brdf)

12.7.2 應用:3d攝影學

從多幅影象中建立完整3d模型並接著恢復它們的表面表觀

基於影象的繪製方法將計算機視覺領域中的三維重建(3d reconstruction)方法與計算機圖形學中的繪製方法結合起來,使得計算機能夠使用乙個場景之多個視角的影象生成互動式的真實感體驗

13.1 檢視插值

檢視插值方法是將兩幅原始彩色影象和它們對應的預先計算好的深度圖結合起來,通過插值方法生成這兩張圖之間視角的影象,即模擬乙個虛擬攝像機在這兩幅參考影象之間所拍攝到的畫面。

13.1.1 檢視相關的紋理對映

檢視相關的紋理對映與檢視插值演算法密切相關。不同於為同一場景每個檢視的輸入影象分別關聯乙個深度圖,在檢視相關的紋理對映中,我們只為場景生成乙個唯一的3d模型

13.1.2 應用:**遊覽

系統使用由運動到結構資訊計算出所有拍攝**的攝像機在三維空間中的位置和姿態,同時也計算出場景的稀疏3d點雲模型

13.2 層次深度影象

傳統的檢視插值方法需要為每一幅源影象或參考影象都關聯一幅深度影象。不幸的是,當我們把這些深度影象捲繞到新的視角時,前景物體後將不可避免地出現一些空洞和裂縫。緩解該問題的乙個辦法是在參考影象中為每乙個畫素(或者至少在前景-背景過渡區域的一些畫素)關聯多個深度和顏色值(深度畫素)。這種資料結構叫「層次深度影象」。

13.3 光場與發光圖

考慮問題:是否有可能捕捉和繪製從所有可能的視點觀測到的場景的外觀,如果能,得到的結構複雜度如何?

13.3.1 非結構化發光圖

當發光圖中的源影象是以非結構化(非正規)的方式採得時,我們就無法將光線重取樣得到乙個正規分片的資料結構

13.3.2 表面光場

如果物體是完全漫反射的,忽略遮擋,這可以用3d圖形學演算法或z緩衝處理,所有通過乙個給定表面點的所有光線顏色值應該是相同的。因此,在這種情況下,光場退化為通常意義下定義在物體表面的二維紋理對映。相反的,如果物體表面是完全鏡面反射的(例如鏡子),那麼每乙個表面點將反射該點周圍環境的乙個縮影。

13.3.3 應用:同心拼圖

13.4 環境影像形板

環境影像形板(environment matte)可以看做是對物體摳圖的推廣,它不僅將物體從一幅影象中剪下貼上到另一幅影象,還考慮了物體和環境之間的折射、反射等精細的相互影響。

13.4.1 更高維光場

如果我們想處理動態光場的情況,我們還需要增加乙個時間維度。類似的,如果我們還希望光的波長符合乙個連續的分布,則波長成為另乙個維度。

13.4.2 從建模到繪製

建模到繪製,是幾何到影象的過渡過程

13.5.3 應用:動畫

第二十一題

題目 猴子吃桃問題 猴子第一天摘下若干個桃子,當即吃了一半,還不癮,又多吃了乙個第二天早上又將剩下的桃子吃掉一半,又多吃了乙個。以後每天早上都吃了前一天剩下的一半零乙個。到第10天早上想再吃時,見只剩下乙個桃子了。求第一天共摘了多少。my code 正向思考 index true remain0 0...

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