基于Kinect的三維場(chǎng)景實(shí)時(shí)重建及相關(guān)技術(shù)研究.pdf

1、隨著圖像處理技術(shù)的不斷發(fā)展，三維重建技術(shù)也一直是研究的熱點(diǎn)與難點(diǎn)?；诩す鈷呙鑳x和結(jié)構(gòu)光掃描儀的傳統(tǒng)三維重建技術(shù)，不僅設(shè)備結(jié)構(gòu)復(fù)雜、不易操作，而且價(jià)格昂貴、缺乏實(shí)時(shí)性。這些局限性制約著三維重建技術(shù)的普及和發(fā)展，迫切需要一種新的設(shè)備，可以實(shí)現(xiàn)低成本、易操作、高精度的三維建模。針對(duì)上述這些問題，本文采用消費(fèi)級(jí)的Kinect深度傳感器，實(shí)時(shí)地采集室內(nèi)場(chǎng)景的數(shù)據(jù)，并生成相應(yīng)的三維模型。本文具體的研究?jī)?nèi)容包括:
　　(一)針對(duì)點(diǎn)云配準(zhǔn)過程中

2、存在錯(cuò)誤匹配點(diǎn)對(duì)的問題，提出了一種基于點(diǎn)云幾何特征的雙閾值剔除算法。該方法依據(jù)點(diǎn)云的幾何特征在剛體變換過程中具有平移旋轉(zhuǎn)不變性，在初始匹配點(diǎn)集的基礎(chǔ)上，借助k近鄰方法，選取各查詢點(diǎn)的兩個(gè)近鄰點(diǎn)，構(gòu)成一個(gè)三點(diǎn)對(duì);根據(jù)點(diǎn)間距離不變的特性，提取兩片點(diǎn)云中近似全等的三點(diǎn)對(duì)，完成點(diǎn)對(duì)的初步篩選;在此基礎(chǔ)上，采用曲面變分描述該三點(diǎn)集所在局部區(qū)域的幾何特征，通過分析三點(diǎn)集的協(xié)方差矩陣，完成匹配點(diǎn)的最終篩選。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，本文的方法適用于不同的點(diǎn)云數(shù)據(jù)

3、，可以有效地剔除錯(cuò)誤的匹配點(diǎn)，配準(zhǔn)的結(jié)果更加精確。
　　(二)基于Kinect Fusion的算法流程，本文構(gòu)建了一個(gè)場(chǎng)景的實(shí)時(shí)三維重建系統(tǒng)并進(jìn)行了相應(yīng)的優(yōu)化。針對(duì)原始系統(tǒng)中頂點(diǎn)估計(jì)方法存在粗略性的問題，本文結(jié)合點(diǎn)云的分布特性，通過解析樣本頂點(diǎn)和相鄰的四個(gè)采樣點(diǎn)組成的點(diǎn)集的協(xié)方差，估計(jì)頂點(diǎn)的向量;針對(duì)點(diǎn)云配準(zhǔn)過程中，每組對(duì)應(yīng)點(diǎn)在求解變換參數(shù)過程中貢獻(xiàn)度不同的問題，本文提出了確信度的概念，對(duì)符合條件的匹配點(diǎn)對(duì)賦予不同的確信度，以提高