Automatic Shapes Reconstruction and Texture Mapping for 3D Objects

本文發展可對三維物體進行自動化外形重建和貼圖的整合系統。首先由數位相機取得數張物體影像，然後以邊緣檢測演算法計算出物體外形輪廓，再以體積交集法由物體的輪廓建立實體模型，接著由實體模型上的三角網格產生三維物體表面。其中建立物體實體模型和三角網格是利用AutoCAD軟體完成，最後利用3ds max軟體將由物體彩色影像結合而成的貼圖材質貼至三角網格上，完成建立具彩色表面之三維物體模型。本文發展一整合尋邊、建立實體模型與三角網格以及貼圖等技術之程式，使用此程式建立一般三維彩色表面之物體模型可獲得良好的結果。This thesis develops an integrated system for automatic shapes reconstruction and texture mapping of general 3D objects. First, several images of an object are taken from the digital camera, and silhouettes of object images are calculated by a general edge detection algorithm. Silhouettes of the object are used in establishing the solid model of the object by the volume intersection method. Then, the surfaces of the 3D object are generated from triangular meshes of the solid model. The AutoCAD software are used in generating the solid model and triangular meshes of the object. Finally, the texture mapping material, formed by combining color images of the object, are warped onto the triangular meshes to form the 3D color surface of the object model. The 3ds max software is used in the texture mapping operation. An integrated program written in Visual C++ language are developed for combining operations in finding silhouettes, generating solid models and triangular meshes, and mapping the texture material. The developed program is tested in establishing color surface models of general 3D objects, and good results are obtained.誌謝 I 中文摘要 II 英文摘要 III 目錄 IV 圖目錄 VI 表目錄 X 符號說明 XI 第一章 緒論 1 1.1 簡介 1 1.2 文獻回顧 1 1.3 研究動機與目的 3 1.4 研究方法 4 1.5 論文大綱介紹 4 第二章 重建三維模型與材質貼圖理論 7 2.1 邊緣檢測 7 2.2 鏈碼 9 2.2 體積交集法 10 2.3 材質貼圖 11 第三章 重建三維模型與貼圖的流程 15 3.1研究流程 15 3.2影像擷取 16 3.3建立實體模型 17 3.4細分三角網格 19 3.5三角網格群的選擇 21 3.6貼圖材質的編輯 23 3.7三角網格與貼圖材質的定位 27 第四章 自動化建模與貼圖之程式發展 31 4.1自動化程式流程 31 4.2自動化程式架構 35 4.3應用實例 37 4.3.1小兔子模型之三維模型建構與貼圖 37 4.3.2小叮噹模型之三維模型建構與貼圖 42 4.3.3南方公園娃娃模型之三維模型建構與貼圖 47 4.3.4賤兔模型之三維模型建構與貼圖 52 4.3.5企鵝娃娃模型之三維模型建構與貼圖 57 4.3.6凱蒂貓鬧鐘模型之三維模型建構與貼圖 62 4.4 結果討論 67 第五章 結論與建議 71 5.1 結論 71 5.2 建議 71 參考文獻 73 附錄A 77 附錄B 83 作者簡歷 8