基于圖像的測(cè)量及三維重建研究.pdf

1、該論文主要以結(jié)構(gòu)化場(chǎng)景的圖像為對(duì)象,圍繞單視測(cè)量、攝像機(jī)標(biāo)定以及三維重建等方面的實(shí)際問題,進(jìn)行了比較深入的研究.主要內(nèi)容包括:1.提出了通過單幅圖像進(jìn)行平面測(cè)量的三種新方法并比較了這些方法的測(cè)量精度.第一種方法直接利用直線的對(duì)應(yīng)關(guān)系來計(jì)算空間平面與圖像間的單應(yīng)矩陣;第二種方法先利用兩個(gè)相互垂直方向上的消隱點(diǎn)構(gòu)造一個(gè)仿射變換矩陣,然后通過場(chǎng)景中的參考距離獲得歐氏度量信息;第三種方法是利用射影變換保持交比不變的性質(zhì)來計(jì)算空間距離與圖像線段長

2、度間的變換關(guān)系.此外,還給出了從單幅圖像測(cè)量點(diǎn)到直線的距離、直線間的夾角、平面圖形的面積等的方法.2.提出了兩種由參考平面單應(yīng)矩陣和垂直方向消隱點(diǎn)恢復(fù)攝像機(jī)攝影矩陣的方法,并在此基礎(chǔ)上提出了三種恢復(fù)場(chǎng)景歐氏度量信息的新方法.一是參考平面上物體高度的測(cè)量方法;二是垂直于參考平面的平面幾幾何信息的度量方法;三是任意平面內(nèi)幾何信息的度量方法.此外,還首次提出了由單幅圖像測(cè)量某些規(guī)則物體的體積和表面積,以及恢復(fù)場(chǎng)景中其它幾何參數(shù)的方法.3.證明

3、了當(dāng)場(chǎng)景中存在長度相等或比值已知的直線段時(shí),可以提供新的關(guān)于攝像機(jī)內(nèi)參數(shù)的約束,并從消隱點(diǎn)和圓環(huán)點(diǎn)的角度對(duì)此進(jìn)行了深入分析.提出了一種求解攝像機(jī)外部參數(shù)和攝影矩陣的簡便方法,并由此恢復(fù)出場(chǎng)景的三維幾何結(jié)構(gòu),同時(shí)給出了一個(gè)完整場(chǎng)景的三維重建結(jié)果.4.提出了一種由矩形圖像線性求解攝像機(jī)內(nèi)外參數(shù)的方法.該方法不需要知道矩形的幾何信息,也不涉及圖像匹配問題.另外,還提出了在相差一個(gè)比例因子意義下,恢復(fù)矩形歐氏度量的線性方法.5.提出并證明了下述

4、命題:一是在變參數(shù)攝像機(jī)模型下,如果沒有任何可以利用的場(chǎng)景信息,則無法通過兩幅純平移圖像進(jìn)行仿射重建;二是如果場(chǎng)景中含有一張平面和一對(duì)平行直線,或者場(chǎng)景中含有兩張平行平面,則從兩個(gè)平移視點(diǎn)下的圖像可以線性地對(duì)場(chǎng)景進(jìn)行仿射重建.6.提出了一種利用場(chǎng)景中的幾何約束關(guān)系,通過兩幅圖像對(duì)結(jié)構(gòu)化場(chǎng)景進(jìn)行重建的方法.該方法的主要特點(diǎn)在于:一是通過一種RANSAC機(jī)制從二維圖像直接檢測(cè)場(chǎng)景中的主平面;二是提出了一種簡單的、由單應(yīng)矩陣引導(dǎo)的直線匹配方法