旋轉(zhuǎn)視圖的三維重構(gòu).pdf

1、近年來， 隨著3D模型在工程設(shè)計(jì)、建筑設(shè)計(jì)、文化遺產(chǎn)的保存和游戲娛樂等領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，為了滿足對(duì)3D模型日益增長的需求，開發(fā)低成本的3D模型獲取系統(tǒng)就具有了重要的實(shí)際意義和理論研究價(jià)值。計(jì)算機(jī)視覺為解決低成本的獲取3D模型這一問題提供了一條路徑，計(jì)算機(jī)視覺的基本任務(wù)是根據(jù)世界景物的圖像去理解景物的結(jié)構(gòu)，其中一個(gè)最突出的成就是根據(jù)多幅未標(biāo)定的圖像計(jì)算攝像機(jī)的內(nèi)參數(shù)、攝像機(jī)的運(yùn)動(dòng)及恢復(fù)景物的三維形狀。
　　 基于圖像的三維重構(gòu)一直是

2、計(jì)算機(jī)視覺領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)問題之一，常用的三維重構(gòu)方法有多視圖幾何方法、由陰影恢復(fù)形狀方法、水平集方法和基于散焦圖像的方法等。本論文從計(jì)算機(jī)視覺的幾何理論出發(fā)，研究了單幅未標(biāo)定旋轉(zhuǎn)曲面圖像的三維度量重構(gòu)和多幅未標(biāo)定的單軸旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)圖像序列的三維度量重構(gòu)。在旋轉(zhuǎn)過程中，物體上任意一點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡是一個(gè)圓，所以整個(gè)物體在旋轉(zhuǎn)過程中會(huì)形成一個(gè)“虛的旋轉(zhuǎn)曲面”，因此本文把這兩種情況結(jié)合起來進(jìn)行研究。本論文的主要研究內(nèi)容和研究成果如下：
　　

3、（1）攝像機(jī)標(biāo)定是指根據(jù)圖像計(jì)算攝像機(jī)的內(nèi)參數(shù)，是實(shí)現(xiàn)未標(biāo)定圖像三維度量重構(gòu)必不可少的一步，因?yàn)樵跀z像機(jī)未標(biāo)定情況下，只能實(shí)現(xiàn)射影重構(gòu)，無法實(shí)現(xiàn)度量重構(gòu)。本文重點(diǎn)研究了基于同軸圓的攝像機(jī)標(biāo)定方法，該方法利用絕對(duì)二次曲線的像僅與攝像機(jī)內(nèi)參數(shù)有關(guān)的性質(zhì)，對(duì)絕對(duì)二次曲線的像進(jìn)行Cholesky分解得到攝像機(jī)的內(nèi)參數(shù)。本文在Colombo等人的研究基礎(chǔ)上，推導(dǎo)出了新的計(jì)算絕對(duì)二次曲線的像的公式，實(shí)現(xiàn)了攝像機(jī)的標(biāo)定。
　　 （2）如果沒有

4、任何先驗(yàn)知識(shí)，由單幅未標(biāo)定圖像恢復(fù)景物的三維結(jié)構(gòu)幾乎是不可能的，本文研究了由單幅未標(biāo)定旋轉(zhuǎn)曲面的像的三維度量重構(gòu)，由于旋轉(zhuǎn)曲面的每一個(gè)橫截面都是圓，其在圖像上的投影是橢圓，這一性質(zhì)為單幅未標(biāo)定旋轉(zhuǎn)曲面的像的三維度量重構(gòu)提供了足夠的先驗(yàn)知識(shí)。本文根據(jù)這個(gè)性質(zhì)，從平面透射公式出發(fā)，推導(dǎo)出了計(jì)算這些橢圓的公式，并推導(dǎo)出了橢圓的反向投影公式，從而實(shí)現(xiàn)了旋轉(zhuǎn)曲面的三維重構(gòu)。
　　 （3）基于未標(biāo)定的單軸旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)圖像序列的三維度量重構(gòu)主要分