三維掃描系統(tǒng)模型參數(shù)標(biāo)定方法研究.pdf

1、三維掃描技術(shù)以其獨有的優(yōu)勢正在各行各業(yè)發(fā)揮著越來越重要的作用。與傳統(tǒng)的三維信息獲取技術(shù)相比，它能夠快速、精確、無接觸地完成對于復(fù)雜型面的三維掃描。目前，它的主要應(yīng)用領(lǐng)域有工業(yè)、影視、虛擬現(xiàn)實、醫(yī)學(xué)、國防、文物保護、游戲娛樂、三維傳真等。對于基于雙目視覺原理進(jìn)行三維掃描的應(yīng)用場合，攝像機的標(biāo)定是從二維圖像恢復(fù)三維圖像的前提。在三維掃描系統(tǒng)中，標(biāo)定方法對測量結(jié)果的影響是決定性的，本文通過分析、比較各種視覺模型及標(biāo)定方法，采用考慮鏡頭畸變因素

2、的三維視覺模型以滿足高精度測量系統(tǒng)的需求，并提出兩種標(biāo)定方法來實現(xiàn)攝像機的參數(shù)標(biāo)定。其主要工作如下： 1．提出了一種基于平面模板圖像校正的標(biāo)定方法。首先利用直線透視投影不變性的基本原理對畸變系數(shù)進(jìn)行標(biāo)定；然后對用于標(biāo)定的平面模板圖像進(jìn)行畸變校正，補償畸變影響，使其恢復(fù)或逼近理想圖像，這樣就能夠按照理想針孔成像對校正后的圖像進(jìn)行建模；最后利用理想針孔模型進(jìn)行標(biāo)定。 2．提出了一種基于固定參數(shù)與可變參數(shù)的標(biāo)定方法。首先標(biāo)定固

3、定參數(shù)，也即標(biāo)定縱橫比：然后利用平面模板法標(biāo)定可變參數(shù)的初值；最后把固定參數(shù)作為一個約束，建立了帶約束的優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)，非線性優(yōu)化求得可變參數(shù)的最優(yōu)解。與張正友的平面模板法相比，作了以下三點改進(jìn)：(1)在攝像機成像模型中增加了切向畸變；(2)針對標(biāo)定攝像機可變參數(shù)初值環(huán)節(jié)進(jìn)行研究，在標(biāo)定點的選取上作了改進(jìn)；(3)把固定參數(shù)作為目標(biāo)函數(shù)的一個約束來進(jìn)行非線性優(yōu)化。 在實驗標(biāo)定出攝像機參數(shù)的基礎(chǔ)上，利用二維三維轉(zhuǎn)換模型計算和比較了兩種