基于環(huán)形陣列的多目立體視覺(jué)三維重建研究.pdf

1、隨著社會(huì)進(jìn)步和科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展，人類(lèi)越來(lái)越傾向于讓機(jī)械或機(jī)器人來(lái)幫忙和處理日常工作和解決一些難題。這就需要機(jī)器人能像人一樣通過(guò)視覺(jué)觀察和理解世界，甚至能適應(yīng)環(huán)境的多變性。因此，計(jì)算機(jī)視覺(jué)應(yīng)運(yùn)而生。在計(jì)算機(jī)視覺(jué)領(lǐng)域中，如何由多個(gè)感光元件獲取的二維圖像得到目標(biāo)物體的三維信息，就是多目三維重建技術(shù)，其研究成果已應(yīng)用于醫(yī)學(xué)成像，地形地貌檢測(cè)，機(jī)器人導(dǎo)航，工業(yè)零件測(cè)量等多個(gè)領(lǐng)域。但多目三維重建技術(shù)仍未成熟，市面上大多數(shù)的三維重建應(yīng)用都依賴(lài)于高昂

2、的掃描設(shè)備，這也就限制了三維重建技術(shù)的普及。
　　本文研究了基于多目立體視覺(jué)的三維重建，分析了多目立體視覺(jué)三維重建的實(shí)現(xiàn)方法，并在此基礎(chǔ)上分析現(xiàn)有點(diǎn)云處理算法存在的缺陷，提出了新的點(diǎn)云簡(jiǎn)化方法和點(diǎn)云拼接方法。本文完成的工作主要分為以下幾個(gè)部分:
　　(1)建立基于多目視覺(jué)的三維重建模型。研究攝像機(jī)成像理論，總結(jié)經(jīng)典的成像模型和成像方式。然后對(duì)三維重建各個(gè)模塊中現(xiàn)有常用的三維重建思路和方法進(jìn)行整理和比較，比如特征提取中角點(diǎn)與斑

3、點(diǎn)提取方法的對(duì)比，立體匹配中特征點(diǎn)與特征區(qū)域匹配方法的對(duì)比，三維重建中單目，雙目，多目的對(duì)比。
　　(2)提出一種新的攝像機(jī)擺放陣列——環(huán)形多目擺放陣列。對(duì)虛擬三維場(chǎng)景獲取圖像后，進(jìn)行預(yù)處理，然后使用ASIFT算法進(jìn)行特征提取和特征匹配，接著依次進(jìn)行極線校正，計(jì)算三維深度，重建三維點(diǎn)，擴(kuò)展種子點(diǎn)，去除密集點(diǎn)，最終得到場(chǎng)景的三維點(diǎn)云效果。實(shí)驗(yàn)表明環(huán)形多目視覺(jué)陣列可實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單場(chǎng)景和復(fù)雜真實(shí)場(chǎng)景的點(diǎn)云三維重建并取得較好效果。
　　(

4、3)提出基于snake點(diǎn)云簡(jiǎn)化方法。針對(duì)重建區(qū)域過(guò)大會(huì)導(dǎo)致目標(biāo)物體不明確，效果不佳，運(yùn)行時(shí)間長(zhǎng)的問(wèn)題，通過(guò)snake輪廓提取不斷簡(jiǎn)化重建范圍，最后只對(duì)窗口內(nèi)的目標(biāo)物進(jìn)行重建。實(shí)驗(yàn)表明該方法減少了重建時(shí)間，提高了重建有效性。
　　(4)提出基于投影面的點(diǎn)云拼接算法。針對(duì)重建區(qū)域過(guò)小會(huì)導(dǎo)致目標(biāo)物體不完整，信息丟失的問(wèn)題，通過(guò)對(duì)點(diǎn)云的投影圖像進(jìn)行基于ASIFT的二維拼接，再將其變換關(guān)系反饋到三維空間，實(shí)現(xiàn)點(diǎn)云拼接和恢復(fù)目標(biāo)物體完整信息。