數(shù)字圖像處理技術(shù)在三維重建中的應(yīng)用

文/支明剛

隨著現(xiàn)代化社會(huì)主義經(jīng)濟(jì)體系的不斷發(fā)展，我國(guó)科學(xué)技術(shù)水平持續(xù)上升，先進(jìn)的計(jì)算機(jī)三維重組技術(shù)已經(jīng)廣泛的滲透到了各行各業(yè)，在電子商務(wù)、醫(yī)學(xué)工程建設(shè)、航天事業(yè)發(fā)展等方面均具有重要的使用價(jià)值。現(xiàn)階段的計(jì)算機(jī)三維重組主要是借助先進(jìn)的計(jì)算機(jī)數(shù)字圖像處理技術(shù)，將收集到的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行有效的處理，將獲得的精確數(shù)據(jù)信息進(jìn)行基本模型的構(gòu)建，實(shí)際構(gòu)建出來(lái)的三維模型更具真實(shí)感與立體感，同時(shí)，在有效實(shí)現(xiàn)現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景虛擬的基礎(chǔ)上還可以完成對(duì)具體數(shù)據(jù)信息的歸納存檔，可在多領(lǐng)域發(fā)揮積極的輔助性作用。

1 數(shù)字圖像處理技術(shù)

1.1 圖像的獲取

先進(jìn)的數(shù)字圖像處理技術(shù)在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、醫(yī)藥、軍事、生物工程等多種領(lǐng)域均有涉及，在實(shí)際的應(yīng)用過(guò)程中首先需要進(jìn)行的就是數(shù)字圖像的獲取，由于該項(xiàng)技術(shù)所涉及的使用范圍較廣，因此，技術(shù)人員在進(jìn)行數(shù)字信息處理前，應(yīng)依據(jù)實(shí)際的工作內(nèi)容進(jìn)行數(shù)字圖像獲取方式的合理性選擇。如：在軍事方面需要借助專門的紅外攝像機(jī)器進(jìn)行遠(yuǎn)紅外數(shù)字圖像的獲取，在一般性的圖像信號(hào)獲取上可以借助電視攝像機(jī)傳感器，對(duì)于不透明的物體可以借助聲波成像技術(shù)手段進(jìn)行內(nèi)容機(jī)構(gòu)以及信息的獲取。當(dāng)想要細(xì)致觀察人體的器官功能狀況時(shí)，可以借助δ射線成像技術(shù)與核磁共振成像技術(shù)，實(shí)現(xiàn)相關(guān)數(shù)據(jù)信息的有效掌握。

1.2 圖像的增強(qiáng)與復(fù)原

借助數(shù)字圖像技術(shù)獲取到的圖像信息一般存在一定的干擾因素，不利于圖像的觀測(cè)感的提升，因此，需對(duì)數(shù)字圖像進(jìn)行引入處理，適當(dāng)增強(qiáng)圖像的輪廓邊緣，對(duì)色彩進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，致力于滿足現(xiàn)階段人們對(duì)于圖像觀測(cè)的個(gè)性化發(fā)展需求。對(duì)圖像進(jìn)行復(fù)原操作，可有效降低圖像信息在實(shí)際傳輸過(guò)程中出現(xiàn)損傷的幾率，提升圖像還原度，為后續(xù)的數(shù)字圖像操作奠定基礎(chǔ)。

1.3 圖像的壓縮

對(duì)數(shù)字圖像進(jìn)行壓縮處理是圖像信息獲取完成后進(jìn)行的重要工作環(huán)節(jié)。有效的圖像壓縮可以實(shí)現(xiàn)對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)信息的安全存儲(chǔ)，如不進(jìn)行及時(shí)的圖像壓縮將無(wú)法實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)信息傳輸質(zhì)量的達(dá)標(biāo)，進(jìn)而影響后續(xù)的技術(shù)操作。為實(shí)現(xiàn)相關(guān)工作內(nèi)容的有效完成，技術(shù)人員需合理選擇編碼模式，積極構(gòu)建完善的圖像信息傳輸體系。

1.4 圖像分析與識(shí)別

以像素為基本單元對(duì)數(shù)字圖像的實(shí)際外形、大小、具體位置進(jìn)行初步的明確，為圖像的分割打下基礎(chǔ)，隨之進(jìn)行整體分析理解流程的執(zhí)行，在對(duì)數(shù)字圖像進(jìn)行識(shí)別的過(guò)程中應(yīng)充分考慮到圖像信息的復(fù)雜性，合理借助先進(jìn)的計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)，實(shí)現(xiàn)圖像空間視覺感受的轉(zhuǎn)化，達(dá)到實(shí)際應(yīng)用的目的。

2 計(jì)算機(jī)三維重組的方法

2.1 合理借助精密設(shè)備儀器

借助精密的儀器設(shè)備進(jìn)行計(jì)算機(jī)的三維重組是現(xiàn)階段主要使用的方法之一，其涉及的儀器設(shè)備包括：激光掃描儀器、深度掃描儀等，通過(guò)此類精密儀器設(shè)備的使用，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)物體實(shí)際表面坐標(biāo)位置的有效確定，從而提升對(duì)三維物體空間信息的收集與處理，實(shí)現(xiàn)三維重組的有效建立。

2.2 借助攝像機(jī)器獲取數(shù)字圖像

攝像機(jī)在獲取二維數(shù)字圖像的方面具有實(shí)際操作過(guò)程簡(jiǎn)單、應(yīng)用范圍廣等特點(diǎn)，借助專業(yè)的攝像機(jī)完成對(duì)數(shù)字圖像的獲得后，構(gòu)建出合理的二維數(shù)字圖像模型，依據(jù)實(shí)際的數(shù)字模型可以計(jì)算出物體的基本構(gòu)造。

3 數(shù)字圖像處理技術(shù)在三維重建中的主要問(wèn)題

3.1 計(jì)算精度有待提升

數(shù)字圖像技術(shù)手段雖然在三維重建中應(yīng)用廣泛且使用價(jià)值較高，但從現(xiàn)階段的發(fā)展形勢(shì)來(lái)看，依然存在計(jì)算精度不高的現(xiàn)象，由于工作人員對(duì)于數(shù)字圖像處理技術(shù)的了解不足，導(dǎo)致無(wú)法實(shí)現(xiàn)該項(xiàng)技術(shù)在三維重建工作的有效運(yùn)用。為此計(jì)算精準(zhǔn)度不高這一關(guān)鍵問(wèn)題尤為明顯，為確保問(wèn)題的解決，專業(yè)的工作人員需樹立正確的責(zé)任意識(shí)，明確數(shù)字圖像處理技術(shù)在實(shí)際發(fā)展中所具有的重要作用，借助有效技術(shù)手段進(jìn)行數(shù)字圖像的標(biāo)準(zhǔn)化分割，確保數(shù)學(xué)圖像呈現(xiàn)效果符合人體識(shí)別的舒適程度。

3.2 聯(lián)合發(fā)展

計(jì)算機(jī)三維重組中涉及多領(lǐng)域的專業(yè)知識(shí)與技術(shù)手段，因而在進(jìn)行實(shí)際的數(shù)字圖像處理過(guò)程中，應(yīng)注重交叉學(xué)科之間的協(xié)調(diào)發(fā)展，借助多領(lǐng)域的知識(shí)與技術(shù)手段，致力于提升數(shù)字成像技術(shù)的深入研究與廣泛使用。

3.3 精度與速度之間的矛盾

數(shù)字圖像技術(shù)在實(shí)際的使用過(guò)程中受到執(zhí)行人員綜合素質(zhì)的限制，如果工作人員對(duì)于此類技術(shù)手段的專業(yè)知識(shí)儲(chǔ)備不足或者實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)缺乏，將會(huì)影響最終的三維重組效果，因此，在實(shí)際的工作過(guò)程中需注意計(jì)算精準(zhǔn)度與實(shí)際的數(shù)字信息處理速度之間的聯(lián)系，注重解決兩者之間的實(shí)質(zhì)性發(fā)展問(wèn)題，確保數(shù)字圖像基本操作步驟與質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)化的完成。

4 二維數(shù)字圖像的三維重組

4.1 二維數(shù)字圖像的取得

二維數(shù)字圖像的獲取是進(jìn)行圖像三維重組的重要組成部分，通常需要進(jìn)行實(shí)物外部與內(nèi)部圖像的雙重獲取。針對(duì)物體外觀的圖像獲取，技術(shù)人員需要借助多臺(tái)專業(yè)的攝像機(jī)器設(shè)備或者照相機(jī)進(jìn)行物體外觀多角度的拍攝，將獲取的外部資料信息進(jìn)行進(jìn)一步的加工整理，為后續(xù)的數(shù)字圖像處理打下基礎(chǔ)。對(duì)二維數(shù)字圖像進(jìn)行內(nèi)部信息獲取時(shí)，需要借助斷層掃描技術(shù)、生物標(biāo)本連續(xù)性的切片成像、激光掃描聚焦顯微鏡成像技術(shù)等，將二維數(shù)字圖像信息進(jìn)行有效的獲取，為下一階段的三維成像處理提供基礎(chǔ)保障。

4.2 二維數(shù)字圖像的預(yù)處理

二維數(shù)字圖像的預(yù)處理是在完成二維數(shù)字圖像獲取后進(jìn)行的重要步驟，借助新型的三維數(shù)字成像處理軟件對(duì)二維數(shù)字圖像信息進(jìn)行有效的處理，由于實(shí)際存在的三維成像數(shù)字處理軟件種類繁多，因此在進(jìn)行實(shí)際的數(shù)據(jù)信息圖像處理的過(guò)程中，需依據(jù)實(shí)際物體的特性進(jìn)行三維成像數(shù)字處理軟件的合理性選擇，對(duì)二維數(shù)字圖像進(jìn)行預(yù)處理后，再依次完成圖像增強(qiáng)、圖像定位、圖像位置校正、數(shù)字圖像有效分割等步驟，最終實(shí)現(xiàn)三維數(shù)字圖像信息的基本構(gòu)建。其中，二維數(shù)字圖像增強(qiáng)中為實(shí)現(xiàn)物體目標(biāo)區(qū)域的合理化凸顯，可借助先進(jìn)的數(shù)字成像技術(shù)，將圖像的對(duì)比度進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，使其可以反映出清晰度較高的圖像，還可以通過(guò)噪聲消除、定位校正等手段進(jìn)行數(shù)字成像信息的處理。在完成定位校正這一過(guò)程時(shí)，需借助多臺(tái)攝像設(shè)備，從多種角度進(jìn)行物體外部與內(nèi)部的拍攝，對(duì)于未實(shí)現(xiàn)位置明確的物體，還需進(jìn)行深度的二維數(shù)字圖像校正，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)圖像的專項(xiàng)處理。二維數(shù)字圖像分割中，針對(duì)現(xiàn)階段人們對(duì)于圖像信息的個(gè)性化發(fā)展需求，在實(shí)際的研究過(guò)程中需對(duì)數(shù)字區(qū)域進(jìn)行針對(duì)性的處理，借助交互式圖像分割、形變模型分割、灰度閾值圖像分割等技術(shù)手段，實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)字圖像背景紋理、色彩、形狀的有效提取，在進(jìn)行實(shí)際的圖像形變模型分割時(shí)，需考慮到實(shí)際的發(fā)展需求，進(jìn)行分割技術(shù)手段的合理性選擇，確保圖像技術(shù)處理完整性的提升。

4.3 三維圖像的重建

圖像三維重組作為最終環(huán)節(jié)，在實(shí)際的數(shù)字圖像重組過(guò)程中需要借助表面繪制與體繪制兩種專項(xiàng)技術(shù)手段，表面繪制可以實(shí)現(xiàn)物體外觀的清晰展現(xiàn)，但當(dāng)想要對(duì)物體內(nèi)部基本構(gòu)造進(jìn)行基本了解時(shí)，就需要借助體繪制技術(shù)，將物體實(shí)際內(nèi)部構(gòu)造進(jìn)行透視處理，實(shí)現(xiàn)各項(xiàng)結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)的充分展現(xiàn)。以汽車模型舉例，表面繪制只能大致了解汽車外部的形狀輪廓，無(wú)法實(shí)現(xiàn)對(duì)內(nèi)部結(jié)構(gòu)的細(xì)致化了解，體繪制借助傳統(tǒng)的數(shù)字圖形學(xué)算法與多邊形擬合手段進(jìn)行數(shù)字圖像信息的整合，將汽車內(nèi)部的結(jié)構(gòu)進(jìn)行透明化的處理，實(shí)現(xiàn)三維透視的效果。兩種技術(shù)手段的合理化使用可以有效增強(qiáng)三維數(shù)字圖像的真實(shí)感與立體感，在多領(lǐng)域發(fā)揮重要的實(shí)用性價(jià)值。

5 結(jié)語(yǔ)

現(xiàn)代化社會(huì)主義經(jīng)濟(jì)運(yùn)行體制不斷完善的背景下，數(shù)字圖像技術(shù)已逐漸向成熟化的方向進(jìn)行發(fā)展，隨著計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)功能的提升，數(shù)字圖像技術(shù)手段在三維重組的工作中被廣泛使用，現(xiàn)階段的發(fā)展應(yīng)用中，數(shù)學(xué)圖像技術(shù)仍存在一定的局限性，為此，專業(yè)的技術(shù)人員需加強(qiáng)意識(shí)創(chuàng)新，深入分析三維重組的制約因素，促進(jìn)三維重組圖像直觀性的升級(jí)。