基于雙目視覺(jué)的三維重建研究與實(shí)現(xiàn).pdf

1、雙目視覺(jué)三維重建是計(jì)算機(jī)視覺(jué)領(lǐng)域重要的研究?jī)?nèi)容之一，在精密測(cè)量、機(jī)器人導(dǎo)航、虛擬現(xiàn)實(shí)等方面均得到了廣泛的應(yīng)用，對(duì)三維真實(shí)感建模具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義與理論研究?jī)r(jià)值。本文以提高雙目視覺(jué)系統(tǒng)的自動(dòng)化程度為目標(biāo)，對(duì)三維重建過(guò)程中的圖像預(yù)處理、相機(jī)標(biāo)定、特征提取與匹配、三維重建等一系列關(guān)鍵問(wèn)題進(jìn)行了深入研究。
　　首先，本文分析了雙目視覺(jué)中圖像之間本身存在的對(duì)極幾何約束關(guān)系與解算方法，以及對(duì)基本矩陣進(jìn)行精度優(yōu)化的方法。其次，使用在不同位置

2、及姿態(tài)下的標(biāo)定圖像進(jìn)行相機(jī)標(biāo)定。通過(guò)將像素級(jí)與子像素級(jí)角點(diǎn)方式下的標(biāo)定精度進(jìn)行對(duì)比，得出匹配點(diǎn)精度對(duì)標(biāo)定結(jié)果的影響，然后通過(guò)分析對(duì)比高分辨率與低分辨率圖像的標(biāo)定結(jié)果，得出相機(jī)本身存在的畸變因素會(huì)給相機(jī)標(biāo)定精度帶來(lái)不利影響，特別是在高分辨率圖像下，這種影響會(huì)更突出。
　　再次，針對(duì)任意紋理、黑白棋盤格的定位與匹配進(jìn)行了分析，通過(guò)本文方法均取得了良好的匹配效果。針對(duì)無(wú)法直接進(jìn)行區(qū)分的非編碼點(diǎn)，本文對(duì)非編碼點(diǎn)進(jìn)行提取之后采用橢圓擬合的方

3、式對(duì)其進(jìn)行定位，由于像素的量化作用、基本矩陣的解算誤差以及橢圓擬合過(guò)程中不可避免的舍入誤差等因素，通過(guò)本文分析可知，匹配點(diǎn)一定位于相應(yīng)對(duì)極線的誤差帶中。如果只采用兩幅視圖對(duì)非編碼點(diǎn)進(jìn)行匹配的話，必然存在大量一對(duì)多的情形。為了避免這種情況的出現(xiàn)，本文使用三幅視圖，通過(guò)在誤差帶的相交位置尋找匹配點(diǎn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在保證匹配點(diǎn)數(shù)目的同時(shí)，匹配點(diǎn)可以精確到唯一正確匹配點(diǎn)。
　　另外，本文提出了一種通過(guò)彩色線條方式進(jìn)行重建的方法，通過(guò)塊劃分

4、的方式構(gòu)建方差圖并對(duì)每個(gè)像素進(jìn)行顏色量化，在抑制噪聲的同時(shí)，可以很好的提取線條所在區(qū)域。根據(jù)曲率的不同，使用直線與B樣條的方式對(duì)細(xì)化后的線條進(jìn)行表達(dá)，通過(guò)解方程的方式得到亞像素級(jí)精度交點(diǎn)坐標(biāo)。根據(jù)交點(diǎn)的位置關(guān)系及周圍顏色信息進(jìn)行匹配并重建。通過(guò)平整度及圓度兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)該方法的重建精度做出評(píng)價(jià)。結(jié)果表明，通過(guò)使用該方法，其重建精度可以達(dá)到毫米級(jí)。
　　最后通過(guò)匹配點(diǎn)進(jìn)行三維重建，并通過(guò)點(diǎn)云與曲面的方式對(duì)重建結(jié)果進(jìn)行展示，均得出了良好的