50、基于图像的建模与渲染：视觉外壳技术解析

基于图像的建模与渲染：视觉外壳技术解析

在当今的娱乐产业中，合成的真实场景画面随处可见，它们常常与实际的电影镜头混合，广泛应用于电脑游戏、体育转播、电视广告和故事片等领域。基于图像的建模与渲染，就是利用预先记录的场景图像创建一个视觉模型，以支持合成该场景的新图像。下面将详细介绍其中一种方法——视觉外壳建模与渲染。

1. 视觉外壳的基本概念

物体的轮廓会限制其位于与之相切的视锥内。当有多个图像及其对应的轮廓时，通过求这些视锥的交集来近似物体的形状，这个交集就被称为视觉外壳。不过，视觉外壳仅基于轮廓信息构建，只能提供物体的外部近似，无法揭示表面的凹陷部分。但在有足够多图像的情况下，它能对观察到的表面的凸面和鞍形部分进行合理近似，是基于图像的建模与渲染中一种流行且有效的工具。

2. 视觉外壳模型的主要元素

视觉外壳的边界在处理光滑表面的固体物体时，可看作是一个广义多面体。其面是视锥边界的一部分，边是这些面之间的相交曲线段，顶点则是三个或四个面相交的点。视觉外壳的顶点有两种类型：
- 三重交点 ：三个视锥表面以横向方式相交形成的普通顶点，对应的三条相交曲线以非零角度相交。
- 前沿点 ：两个视锥表面相切相交的顶点，两条相交曲线分支在此交叉，两条遮挡轮廓也在此交叉。前沿点通常出现在大多数图像对中，是极平面与表面相切的位置，投影光线位于该平面内，对应的极线在这些点的投影处与两个轮廓相切。

3. 视觉外壳的计算算法

计算视觉外壳主要分为以下几个步骤：
- 构建骨架 ：
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