基于單幅未標(biāo)定圖像的三維重建.pdf

1、摘要基于單幅圖像的三維重建是基于圖像三維重建的一個(gè)重要的研究領(lǐng)域，它是利用單幅圖像的幾何約束或者紋理等信息及有限的先驗(yàn)知識(shí)，實(shí)現(xiàn)物體的三維重建，是計(jì)算機(jī)視覺、圖像處理和計(jì)算機(jī)圖形學(xué)領(lǐng)域的一個(gè)研究熱點(diǎn)。由于其利用信息少、重建簡單、價(jià)格低廉等特點(diǎn)，受到國內(nèi)外學(xué)者的重視，并在虛擬現(xiàn)實(shí)、古建筑物重建、城市數(shù)字化、文物恢復(fù)等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。本文使用單張數(shù)碼照片對(duì)目標(biāo)物體進(jìn)行重建，主要對(duì)基于單幅圖像的相機(jī)標(biāo)定、基于物體幾何性質(zhì)的規(guī)則幾何體的三維重

2、建進(jìn)行了研究和探討。本文的主要研究內(nèi)容如下：(1)對(duì)相機(jī)標(biāo)定的方法進(jìn)行了分析和研究，選擇基于二正交消失點(diǎn)的性質(zhì)實(shí)現(xiàn)單幅圖像的相機(jī)標(biāo)定。首先選擇Canny邊緣算子提取圖像邊緣；然后利用Hough變換檢測直線，對(duì)檢測直線自動(dòng)分組，獲取圖像中兩個(gè)正交方向的消失點(diǎn)；最后利用消失點(diǎn)的性質(zhì)對(duì)相機(jī)進(jìn)行標(biāo)定。(2)對(duì)理想透視投影下規(guī)則幾何體的三維重建進(jìn)行了深入研究，提出了通過手動(dòng)獲得最少二維點(diǎn)進(jìn)行三維重建的方法。首先從圖像中手動(dòng)拾取物體重建需要的二維點(diǎn)

3、，根據(jù)相機(jī)模型矩陣恢復(fù)其對(duì)應(yīng)的三維點(diǎn)坐標(biāo)，然后計(jì)算物體完全重建需要的所有幾何信息，最后利用OpenGL實(shí)現(xiàn)規(guī)則幾何體(長方體、球體、圓柱體、圓錐體)的三維重建。經(jīng)過仿真實(shí)驗(yàn)對(duì)本文提出的方法進(jìn)行了驗(yàn)證，結(jié)果表明此方法具有可行性，可以滿足一般虛擬現(xiàn)實(shí)的需要。關(guān)鍵詞：單幅未標(biāo)定圖像；消失點(diǎn)；相機(jī)標(biāo)定；規(guī)則幾何體；幾何三維重建目錄第一章緒論珊IIMIIlrllIllIllPlIIIMIllUddllPllJY233802311虛擬現(xiàn)實(shí)和計(jì)算機(jī)視

4、覺簡介1111虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)簡介一1112計(jì)算機(jī)視覺簡介212基于圖像的三維重建3121基于圖像的三維重建的研究背景和意義3122基于單幅圖像三維重建的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀413本文的主要研究內(nèi)容和意義714本文的結(jié)構(gòu)安排一8第二章攝像機(jī)標(biāo)定基礎(chǔ)知識(shí)及主要方法介紹921攝像機(jī)模型簡介9211圖像坐標(biāo)系9212世界坐標(biāo)系10213攝像機(jī)坐標(biāo)系10214理想的透視投影模型1122相機(jī)標(biāo)定的幾種方法簡介12221傳統(tǒng)攝像機(jī)標(biāo)定方法12222基于主動(dòng)視