由图像灰度恢复物体三维形状实验

1、由图像灰度恢复物体三维形状 实验,1.光源方向求取： 铬球； 立体球； 2.物体三维形状恢复： 立体球； 实物；,光源方向求取-铬球,根据高光点位置求取光源方向,铬球图（光源方向未知）,高光点处： 已知：|n| = |s| = |r| = 1 推得： 右图为例，可先求得：高光点处法向量n = (-0.5474,-0.1024,0.8306)； 已知高光点处满足：r = (0,0,1)； 求得光源方向：s = (-0.9093,-0.1702,0.3798)；,Y,X,Z,世界坐标系原点：铬球球心,光源方向求取-铬球,4幅图片光源方向比较： S1 = (-0.9093 -0.1702 0.379

2、8); S2 = (-0.7564 -0.3656 0.5424); S3 = (-0.5267 -0.5179 0.6740); S4 = (0.0050 -0.6340 0.7733);,Y,X,Z,光源方向求取-铬球,4幅图片光源方向比较： Y方向: 三维图:,Y,X,Z,1-th 2-th 3-th 4-th,光源方向求取-立体球,已知三个点的灰度值及 三个点的法方向，求取 该图像的光源方向 3个点如图所示： 灰度值: I1= 151; I2 = 20; I3 = 108 单位法向量: n1 = (0,0,1); n2 = (0,- 0.7071, 0.7071); n3 = (- 0

3、.7071,0, 0.7071); 带入式: 求得光源方向:s = (-0.0089 0.6307 0.7760),如图红色箭头,Y,X,Z,点1,点2,点3,S,光源方向求取-立体球,8幅图片光源方向比较(各幅图像独立求得):,S1 = (-0.0089, 0.6307, 0.7760); S5 = ( 0.0199, -0.6297, 0.7766); S2 = ( 0.4423, 0.5108, 0.7372); S6 = (-0.4471, -0.4334, 0.7825); S3 = ( 0.6286, 0.0630, 0.7752); S7 = (-0.6679, 0.0115,

4、0.7442); S4 = (0.4702, -0.4177, 0.7775); S8 = (-0.4534, 0.4863, 0.7469);,光源方向求取-立体球,8幅图片光源方向比较(各幅图像独立求得): Y方向: 3维图:,物体三维形状恢复-立体球,已知3幅图像的光源方向S（可根据前面实验求得）; 已知3幅图像的灰度值I; 代入右式求得立体球上每一点的 单位法向量n; 实际实验时采用八幅图，利用最小二乘法求得立体球上每个点的单位法向量n,物体三维形状恢复-立体球,立体球上每点单位法向量n图:,物体三维形状恢复-立体球,根据立体球上每点单位法向量n恢复立体球形状:,物体三维形状恢复-实物,实验现场: 物体：魔方 目的:获得3幅不同光源方向下的图片,物体三维形状恢复-实物,三个光源方向下的图片: 区域灰度图：,物体三维形状恢复-实物,三维形状恢复效果: 三棱锥状(魔方的一个角),物体三维形状恢复-实物,三维形状恢复效果: 三棱锥状(魔方的一个角) 分析：1.由于魔方阴影及其背景反光