中国科学院南京天文光学技术研究所机构知识库

纹理获取通过技术手段获取三维空间中场景或物体的表面纹理，在文物数字化、三维模型表观恢复、生物特征识别等领域中得到了广泛的应用。对于分布在曲面物体表面的纹理图案，为方便全面展示和后续使用，需要将纹理图案从曲面表面提取并展平。例如，在刑侦指纹提取领域，为了便于后续的指纹比对，获得遗留在曲面客体表面指纹的二维展平图像，就是一个典型的曲面纹理获取问题。由于曲面各处深度不同，使用相机对曲面纹理进行拍摄，所得图像各处会产生不同程度的透视畸变，需要对曲面纹理图像进行展平处理。 

针对快速获得曲面展平纹理这一问题，本文提出基于聚焦型光场相机的曲面纹理获取方案。该方案利用聚焦型光场相机，在获得高分辨曲面纹理图像的同时，获得曲面纹理图像对应的深度图，然后基于深度信息使用曲面纹理展平算法对图像实施展平。为验证所提方案的可行性，设计和搭建聚焦型光场相机实验系统进行曲面指纹光场采集和图像重建实验，并通过一系列仿真实验验证所设计的曲面纹理展平算法的性能，最后在商用聚焦型光场相机上进行了曲面指纹提取实验。 

主要研究工作如下： 
1、相关理论与技术研究。本文课题面向曲面纹理获取问题，所提解决方案涉及光场计算成像、图像透视校正和多种图像处理技术，因此本文首先对光场计算成像和曲面纹理获取的发展和现状进行研究，其次研究聚焦型光场相机的原理及其光场信息解码方法，最后研究展平曲面纹理算法所涉及的针孔成像模型。 
2、面向曲面纹理获取的聚焦型光场相机设计与实现。针对曲面指纹和文物图案两个曲面纹理获取场景，设计和搭建聚焦型光场相机实验系统，进行曲面指纹光场采集和图像重建实验，初步验证聚焦型光场相机作为曲面纹理获取设备的可行性。 
3、曲面纹理展平算法设计与性能分析。基于聚焦型光场相机的曲面纹理获取的解决方案，设计曲面纹理展平算法，由图像及对应深度图获得展平的曲面纹理图像。通过仿真实验验证曲面纹理展平算法的有效性。为进一步验证算法性能，进行了一系列仿真实验，从曲面弯曲程度、图像质量、深度测量误差三方面，研究这些因素对算法的影响。 
4、基于商用光场相机的曲面纹理获取方案验证。基于商用聚焦型光场相机，进行曲面指纹获取实验，验证基于聚焦型光场相机的曲面纹理获取方案的可行性。