基于雙目立體視覺原理的自由曲面三維重構(gòu).pdf

1、自由曲面三維重構(gòu)技術(shù)在反求工程、虛擬現(xiàn)實(shí)等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用價(jià)值。立體視覺方法是實(shí)現(xiàn)自由曲面三維重構(gòu)的重要手段之一。在立體視覺系統(tǒng)中，攝像機(jī)標(biāo)定和圖像之間的對(duì)應(yīng)點(diǎn)匹配一直是研究熱點(diǎn)和難點(diǎn)。本文以自由曲面三維重構(gòu)為目的，構(gòu)建雙目立體視覺實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，對(duì)立體視覺系統(tǒng)的攝像機(jī)標(biāo)定及圖像匹配兩個(gè)方面的內(nèi)容展開深入研究。 本文采用遺傳算法對(duì)立體視覺系統(tǒng)的攝像機(jī)進(jìn)行標(biāo)定，針對(duì)標(biāo)準(zhǔn)遺傳算法編碼方式存在的缺陷，提出了參數(shù)搜索區(qū)間自適應(yīng)調(diào)整的編碼方法

2、。該方法在保持染色體編碼長度不變的情況下，能同時(shí)滿足搜索空間大小和編碼精度的要求，從而有效地實(shí)現(xiàn)了以遺傳算法對(duì)雙目視覺這一高維、非線性系統(tǒng)的攝像機(jī)標(biāo)定，也為提高標(biāo)準(zhǔn)遺傳算法在解決非線性、復(fù)雜函數(shù)優(yōu)化問題的計(jì)算性能方面提供了新的思路。 另一方面，通過用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模擬立體視覺系統(tǒng)三維空間與二維圖像平面之間的物、像對(duì)應(yīng)關(guān)系，建立了雙目立體視覺系統(tǒng)的攝像機(jī)隱式標(biāo)定模型，避免了因數(shù)學(xué)模型的不完善而帶來的系統(tǒng)誤差。借助精密的數(shù)控移動(dòng)工作臺(tái)

3、獲取了密集的標(biāo)定樣本數(shù)據(jù)，并在神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練過程中采用正則化方法，有效地提高了標(biāo)定精度和增強(qiáng)了BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)果的推廣能力。 針對(duì)自由曲面存在圖像特征稀少的問題，本文分別采用向?qū)ο蟊砻嫱渡浯笮」獍吆蜅l紋的方法，人為增加圖像特征，有效地提高了立體視覺去歧義匹配的能力。 在采用投射大小光斑的方法中，提出了基于射影變換原理的分塊匹配算法。該算法對(duì)由大點(diǎn)構(gòu)成的區(qū)域進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)形狀變換，然后對(duì)左右圖像對(duì)應(yīng)區(qū)域內(nèi)的小點(diǎn)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)匹配，有效地解

4、決了大小光斑匹配的問題。 本文對(duì)立體視覺系統(tǒng)的極線約束性質(zhì)進(jìn)行深入研究，提出了一種新的投影校正方法。該方法利用極線約束原理計(jì)算左右圖像平面的極點(diǎn)坐標(biāo)及極線相對(duì)位置調(diào)整系數(shù)，建立左右圖像平面的投影校正公式。在投影校正后的左右圖像平面上，所有極線相互平行且處于水平方向，共軛極線位于同一條水平線上，使左右圖像的對(duì)應(yīng)點(diǎn)匹配搜索從二維平面降至一維水平線，為圖像匹配提供了極為有利的約束條件。 在得到對(duì)象的三維模型后，利用由BP神經(jīng)網(wǎng)