基于Kinect的三維場景實時重建及相關(guān)技術(shù)研究.pdf

1、隨著圖像處理技術(shù)的不斷發(fā)展，三維重建技術(shù)也一直是研究的熱點與難點。基于激光掃描儀和結(jié)構(gòu)光掃描儀的傳統(tǒng)三維重建技術(shù)，不僅設(shè)備結(jié)構(gòu)復(fù)雜、不易操作，而且價格昂貴、缺乏實時性。這些局限性制約著三維重建技術(shù)的普及和發(fā)展，迫切需要一種新的設(shè)備，可以實現(xiàn)低成本、易操作、高精度的三維建模。針對上述這些問題，本文采用消費級的Kinect深度傳感器，實時地采集室內(nèi)場景的數(shù)據(jù)，并生成相應(yīng)的三維模型。本文具體的研究內(nèi)容包括:
　　(一)針對點云配準(zhǔn)過程中

2、存在錯誤匹配點對的問題，提出了一種基于點云幾何特征的雙閾值剔除算法。該方法依據(jù)點云的幾何特征在剛體變換過程中具有平移旋轉(zhuǎn)不變性，在初始匹配點集的基礎(chǔ)上，借助k近鄰方法，選取各查詢點的兩個近鄰點，構(gòu)成一個三點對;根據(jù)點間距離不變的特性，提取兩片點云中近似全等的三點對，完成點對的初步篩選;在此基礎(chǔ)上，采用曲面變分描述該三點集所在局部區(qū)域的幾何特征，通過分析三點集的協(xié)方差矩陣，完成匹配點的最終篩選。實驗結(jié)果表明，本文的方法適用于不同的點云數(shù)據(jù)

3、，可以有效地剔除錯誤的匹配點，配準(zhǔn)的結(jié)果更加精確。
　　(二)基于Kinect Fusion的算法流程，本文構(gòu)建了一個場景的實時三維重建系統(tǒng)并進行了相應(yīng)的優(yōu)化。針對原始系統(tǒng)中頂點估計方法存在粗略性的問題，本文結(jié)合點云的分布特性，通過解析樣本頂點和相鄰的四個采樣點組成的點集的協(xié)方差，估計頂點的向量;針對點云配準(zhǔn)過程中，每組對應(yīng)點在求解變換參數(shù)過程中貢獻度不同的問題，本文提出了確信度的概念，對符合條件的匹配點對賦予不同的確信度，以提高