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三维网格无参考质量评估方法研究

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第一章 绪论

1.1 研究背景和意义

1.2 研究内容

1.3 本文组织结构

第二章 三维网格客观质量评估

2.1 引言

2.2 三维网格的基本知识

2.3 造成三维网格失真的因素

2.4 三维网格的客观质量评估

2.5 小结

第三章 基于边缘特征提取的三维网格噪声强度估计

3.1 引言

3.2 三维网格噪声强度估计算法框架

3.3 去噪声滤波

3.4 基于张量的边缘提取

3.5 特征提取及噪声强度估计模型

3.6 模型性能

3.7 小结

第四章 考虑视觉掩蔽的无参考三维网格质量评估方法

4.1 引言

4.2 网格内容对质量的影响

4.3 网格表面粗糙程度估计

4.4 无参考三维网格客观质量评估模型及性能分析

4.5 小结

第五章 总结与展望

5.1 工作总结

5.2 展望

参考文献

致谢

作者简介

1. 基本情况

2. 教育背景

3. 攻读硕士学位期间的研究成果

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摘要

随着3D打印和真三维显示技术的发展,三维网格相关技术又重新成为了研究热点。三维网格在获取或处理过程中都可能引入噪声,准确地估计噪声强度并以此为基准来优化相应算法、减少噪声的引入具有十分重要的意义。另外,针对三维网格的显示应用场景,噪声的引入会造成一定的视觉失真,严重影响人们的视觉体验。因此,有必要深入研究噪声强度和失真之间的关系,建立三维网格质量评估模型,并根据三维网格质量来调整、优化相关的获取或处理算法,使三维网格更加符合人的主观感受。然而,在有些情况下原始网格是无法获取的,这会增加噪声估计和失真评价的难度,此时如何准确的估计噪声强度并评估噪声所带来的视觉失真是当前研究的核心问题。
  针对三维网格在获取或处理过程中引入的噪声,本文提出了一种无参考的三维网格噪声强度估计模型,该模型通过比较三维网格强边缘区域的特征在滤波前后的变化情况来对三维网格的噪声强度进行估计。首先,使用双边滤波器对网格进行平滑滤波,尽可能去除网格表面的噪声,并保留网格的强边缘。在此基础上,采用张量投票的方法提取出三维网格表面的强边缘区域,通过分析顶点邻接面法向量的协方差矩阵获取张量特征值,并采用K均值算法根据特征值对顶点进行聚类,将三维网格表面顶点划分为边缘、平面、拐角三类。最后,根据强边缘上顶点法向量的一致性特点,采用了法向量夹角平均值在滤波前后的差值来反映噪声强度的大小。实验结果表明,噪声强度模型所估计出的噪声强度与真实噪声强度之间的相关性达到了0.94以上。
  针对噪声给三维网格所带来的视觉失真,在噪声强度估计模型的基础上,本文提出了一种三维网格客观质量评估模型,该模型考虑了视觉掩蔽效应对噪声引起的网格质量失真的影响。首先对网格进行自适应平滑处理,利用三维网格表面曲率在平滑前后的差值来反映表面粗糙程度的大小。为了获取三维网格的原始粗糙程度,在计算粗糙程度的过程中也采用双边滤波器对网格进行了去噪声处理,并根据噪声强度的大小调整滤波强度。网格质量评估模型利用噪声强度和表面粗糙程度两种因素来对三维网格的视觉失真进行评估,实验结果表面,质量评估模型所估计出的三维网格失真与实际失真之间的相关性达到了0.90以上。

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