基于立體視覺的三維重建關(guān)鍵算法研究及應(yīng)用.pdf

1、圖像的三維重構(gòu)是以圖像作為載體，從中獲取有用信號(hào)，進(jìn)而得到被測(cè)物體表面的三維信息。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展，圖像的三維重構(gòu)已經(jīng)成為計(jì)算機(jī)視覺領(lǐng)域的一個(gè)研究熱點(diǎn)并廣泛應(yīng)用于航空測(cè)繪、視覺導(dǎo)航、運(yùn)動(dòng)分析、醫(yī)學(xué)診斷及工業(yè)檢測(cè)等領(lǐng)域。因此，本課題的研究具有重要的理論意義和實(shí)用價(jià)值。
　　 以Marr的計(jì)算機(jī)視覺理論為基礎(chǔ)的雙目立體視覺方法是目前進(jìn)行三維重構(gòu)的一個(gè)重要方法，它運(yùn)用兩個(gè)攝像機(jī)對(duì)同一景物從不同位置拍攝成像，并根據(jù)幾何原理實(shí)現(xiàn)三

2、維場(chǎng)景的恢復(fù)。本文以雙目立體視覺理論為基礎(chǔ)，重點(diǎn)對(duì)立體視覺測(cè)量中的關(guān)鍵技術(shù)：攝像機(jī)標(biāo)定、立體匹配、三維重構(gòu)等進(jìn)行了研究。在攝像機(jī)標(biāo)定部分，考慮到實(shí)驗(yàn)儀器和實(shí)驗(yàn)環(huán)境等實(shí)際因素，采用了步驟簡單、標(biāo)定精度高的張正友平面標(biāo)定法來獲取攝像機(jī)的內(nèi)部參數(shù)，并對(duì)簡單的相機(jī)標(biāo)定方法進(jìn)行了研究。在立體匹配部分，對(duì)基于區(qū)域相關(guān)的匹配以及基于特征的匹配中常用的幾種相似性度量方法通過實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了比較，并重點(diǎn)研究了基于Graph Cuts的立體匹配方法，該方法將立體

3、匹配問題轉(zhuǎn)化為一個(gè)能量函數(shù)最小化的問題，根據(jù)能量函數(shù)構(gòu)造合適的圖網(wǎng)格，利用Graph Cuts 理論來有效地最小化該函數(shù)，從而實(shí)現(xiàn)立體匹配。在完成攝像機(jī)標(biāo)定和立體匹配后，利用雙目立體視覺測(cè)量原理中空間點(diǎn)坐標(biāo)的計(jì)算公式得到被測(cè)物體表面各點(diǎn)的三維坐標(biāo)，并將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為深度圖像進(jìn)行顯示，由于誤匹配等因素的存在，測(cè)量過程會(huì)產(chǎn)生一些噪聲，針對(duì)該問題研究了深度圖像的平滑算法。最后對(duì)物體進(jìn)行三維重建，并用OpenGL 可視化輸出。
　　 為了驗(yàn)