题目：基于图像的三维建模与渲染

场景的建模与渲染技术在虚拟现实系统、3D游戏、影视动画制作等领域有着越来越广泛的应用。

传统的计算机图形学利用基于多边形的方法实现场景的建模。通过定义物体的几何外形、表面材质、表面纹理以及场景中的光照效果等属性，利用一系列的变换矩阵和渲染方法，便能得到最终的显示效果。但是该种方法建模时间长、模型渲染速度受模型精度影响大。因此，基于图像的建模与渲染技术得到了迅速的发展。基于图像的三维建模与渲染技术利用一组二维图像来产生场景的三维模型并且渲染出场景在新的视角下的图像。它具有建模时间短，渲染速度快，构建出场景模型的照片真实感强等优点。

在总结了国内外基于图像的三维建模方法的基础上，针对现有的硬件设备和软件能力，本文对基于图像的建模与渲染技术进行了相应的研究，并在此基础上提出了一个基于RGB-D图像的三维建模系统的框架。主要工作如下：

数据采集：采用经典的针孔相机模型，考虑相机的径向畸变和切向畸变，对Kinect的彩色相机和深度相机进行了建模。利用OpenNI，进行了深度数据的获取。

感兴趣区点云提取：通过手动交互的方式提取出图像中的感兴趣区，利用空间带通滤波器以及欧式聚类算法进行感兴趣区点云的精确提取；提供了移动最小二乘方法对点云进行滤波。

点云配准：利用GICP算法进行了相邻帧点云之间的配准，基于图优化的方法进行了点云的全局配准。在配准过程中，提供了体素栅格降采样方法进行点云下采样。

表面建模与渲染：针对全局配准后的点云，提供了贪婪投影三角化、泊松表面重建等方法进行了物体表面的建模；利用基于顶点的平滑着色方法对模型进行了渲染；并利用边折叠方法进行了网格的降采样。

最后，应用提出的方法对实际物体进行了建模与渲染，展示了该种方法的实用性。