運(yùn)動(dòng)粒子群三維軌跡獲取方法研究.pdf

1、自然場景中存在著很多可以抽象為三維空間中運(yùn)動(dòng)粒子群的現(xiàn)象，例如空中飛翔的鳥群、昆蟲群以及水中游弋的魚群等等。研究這些現(xiàn)象對于揭示動(dòng)物的群體行為規(guī)律有著重要的意義。目前對這些現(xiàn)象的研究主要是基于肉眼觀察，使得研究停留在理論假設(shè)、數(shù)學(xué)模擬的階段。若能夠得到它們的三維運(yùn)動(dòng)軌跡，對揭示這些自然現(xiàn)象背后隱藏的機(jī)理有著重要的意義。
　　為了獲取這些粒子狀的三維運(yùn)動(dòng)群體，我們首先提出了一種基于相對極線運(yùn)動(dòng)的方法來求解立體匹配問題。該方法利用相對

2、極線運(yùn)動(dòng)的兩個(gè)原則：1)真正的對應(yīng)點(diǎn)始終在對方的極線上；2)在矯正過的立體圖像中，真正的對應(yīng)點(diǎn)在垂于極線方向的速度分量始終相等；來重建包含三維粒子群的動(dòng)態(tài)場景。該方法通過二維投影點(diǎn)軌跡匹配來解決立體匹配中暈倒的不確定性問題(一個(gè)投影點(diǎn)在另外一個(gè)相機(jī)平面上有若干個(gè)對應(yīng)點(diǎn))。并且在該方法的基礎(chǔ)之上，我們提出了一種新的動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)光，該結(jié)構(gòu)光由運(yùn)動(dòng)的點(diǎn)組成。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該方法可有效地重建包含三維運(yùn)動(dòng)粒子群的動(dòng)態(tài)場景，所提出的動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)光能夠用于獲

3、取沒有紋理的表面的三維結(jié)構(gòu)。
　　基于相對極線運(yùn)動(dòng)的方法最大的缺點(diǎn)就是強(qiáng)烈依賴于圖像平面上投影點(diǎn)軌跡跟蹤的性能。若圖像平面上跟蹤的投影點(diǎn)軌跡是錯(cuò)誤的，那么將使三維重建結(jié)果產(chǎn)生巨大的誤差。注意到軌跡重建問題中，立體匹配與物體跟蹤實(shí)際上是相互耦合的，我們提出了一種基于全局優(yōu)化的方法來同時(shí)解決這兩個(gè)問題。該方法將可能對應(yīng)的一對投影點(diǎn)看成是一個(gè)“配對”，把原軌跡重建問題則轉(zhuǎn)化為配對選擇的問題，然后通過優(yōu)化一個(gè)代價(jià)函數(shù)，得到最優(yōu)的配對序列。