28284.基于影像邊緣提取和三維重建的點(diǎn)云增強(qiáng)研究

1、北京建筑工程學(xué)院碩士學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明本人鄭重聲明：所呈交的學(xué)位論文，是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下，獨(dú)立進(jìn)行研究工作所取得的成果。除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，本論文不含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫過(guò)的作品成果。對(duì)本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。本人完全意識(shí)到本聲明的法律結(jié)果由本人承擔(dān)。學(xué)位論文作者簽字：多虧艮日期：2011年06月15日北京建筑工程學(xué)院碩士學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書本人完全了解學(xué)校有關(guān)學(xué)位論文知識(shí)產(chǎn)

2、權(quán)的規(guī)定，在校攻讀學(xué)位期間論文工作的知識(shí)產(chǎn)權(quán)屬于北京建筑工程學(xué)院，允許論文被查閱和借閱。學(xué)校有權(quán)保留論文并向國(guó)家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交論文紙質(zhì)版和電子版，可以將本學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行檢索，可以采用影印、縮印、或掃描等復(fù)制手段保存和匯編學(xué)位論文。校俐幣簽名：磁一“Zotf年6月力日校外導(dǎo)師簽名：年月日燦，1，日量可：／弘轢嘭戳惲脊倒瀘／嬲嬲摘要三維測(cè)量是最近幾年興起的一門測(cè)量技術(shù)，跟傳統(tǒng)的測(cè)量方式比起來(lái)，具有諸如信息量大

3、、可視化程度高等優(yōu)勢(shì)。預(yù)計(jì)這種測(cè)量方式將會(huì)成為未來(lái)的空間信息展示和重現(xiàn)的重要手段。結(jié)構(gòu)光測(cè)量是三維測(cè)量系統(tǒng)中的杰出代表，它采用非接觸式測(cè)量，通過(guò)向被掃描物體投射光柵，由光柵的形變獲得被掃描物體表面的深度信息，從而完成對(duì)物體三維信息的采集。本文針對(duì)結(jié)構(gòu)光在掃描物體的光滑曲面時(shí)精度很高，而對(duì)物體的關(guān)鍵邊緣特征如槽、臺(tái)階等無(wú)法精確測(cè)量的情形，結(jié)合雙目立體視覺測(cè)量，設(shè)計(jì)了一整套由結(jié)構(gòu)光標(biāo)定、影像預(yù)處理、影像邊緣特征提取、影像特征匹配、特征重建等

4、部分組成的實(shí)驗(yàn)流程，可以對(duì)結(jié)構(gòu)光測(cè)量系統(tǒng)采集到的立體像對(duì)進(jìn)行處理，進(jìn)而得到物體邊緣特征的三維空間信息，生成被掃描物體的特征部分點(diǎn)云，對(duì)結(jié)構(gòu)光測(cè)量系統(tǒng)采集到的點(diǎn)云進(jìn)行增強(qiáng)。本文重點(diǎn)介紹了由立體像對(duì)提取物體特征部分的三維信息并重建出特征點(diǎn)云過(guò)程中的關(guān)鍵理論和技術(shù)，利用結(jié)構(gòu)光系統(tǒng)掃描的老北京城模型立體像對(duì)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)和研究。在結(jié)構(gòu)光原理部分，對(duì)結(jié)構(gòu)光光柵測(cè)量進(jìn)行了深入研究，熟悉了結(jié)構(gòu)光測(cè)量的數(shù)學(xué)模型和坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換；在特征點(diǎn)提取部分，對(duì)特征的提取進(jìn)

5、行了簡(jiǎn)要概述，對(duì)三種常用的特征點(diǎn)提取算子：Moravec算子、Forstner算子和Harris算子進(jìn)行了細(xì)致的介紹，通過(guò)對(duì)老北京城模型的立體像對(duì)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果比較和分析得出了一些有益的結(jié)論；在影像匹配部分，著重探討了灰度匹配，核線約束匹配和最小二乘精匹配，還簡(jiǎn)要介紹了金字塔影像匹配策略和金字塔影像的生成。影像特征的提取是影像匹配的基礎(chǔ)，特征點(diǎn)提取的精確度對(duì)匹配的結(jié)果有直接的影響。這里對(duì)特征點(diǎn)提取的準(zhǔn)確要求更高，因此本文選用對(duì)特征點(diǎn)提取精確

6、度更高的Forstner算子進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。利用歸一化相關(guān)系數(shù)法進(jìn)行影像粗匹配，記錄并保留下粗匹配的特征點(diǎn)坐標(biāo)，計(jì)算出相關(guān)系數(shù)的值。在此基礎(chǔ)上采用核線匹配，利用同名點(diǎn)必然位于同名核線上的原理，剔除誤匹配點(diǎn)對(duì)，再利用最小二乘法對(duì)影像進(jìn)行精匹配。視具體情況還可以選擇生成影像的金字塔圖像，在金字塔策略的條件下對(duì)影像進(jìn)行多層匹配；匹配完成之后，針對(duì)復(fù)雜邊緣物體，把結(jié)構(gòu)光測(cè)量得到的三維數(shù)據(jù)和雙目立體測(cè)量重建得到的三維數(shù)據(jù)融合起來(lái)得到物體完整的三維坐標(biāo)值