基于圖像立體匹配的三維重建.pdf

1、基于圖像的建模技術(shù)是近年來興起的一種備受關(guān)注的物體三維建模方法，從兩個(gè)或多個(gè)視點(diǎn)去觀察同一場(chǎng)景，獲得不同視角下的一組圖像，通過圖像預(yù)處理去除噪聲，然后獲得不同圖像中對(duì)應(yīng)像素的位置差別，即視差，應(yīng)用視差計(jì)算場(chǎng)景中物體的深度信息，進(jìn)而得到場(chǎng)景中目標(biāo)的空間位置。在實(shí)際應(yīng)用中，雙目視覺更接近于人的雙眼視覺原理，并且在實(shí)際中更容易實(shí)現(xiàn)，本文對(duì)雙目視覺條件下的物體三維建模方法進(jìn)行研究。通過像點(diǎn)的視差來獲取三維信息時(shí)，立體匹配是計(jì)算機(jī)三維建模研究中最

2、關(guān)鍵和最困難問題，圖像匹配可分為點(diǎn)、線、面或區(qū)域等匹配，也可分為特征匹配、區(qū)域匹配、相位匹配和能量匹配等，是計(jì)算機(jī)視覺和模式識(shí)別中重要的研究內(nèi)容之一，其應(yīng)用已經(jīng)滲透到目標(biāo)識(shí)別、基于內(nèi)容的圖像檢索、圖像拼接、視覺測(cè)量等很多方面。由于立體匹配許多理論和技術(shù)與實(shí)際應(yīng)用密切相關(guān)，因而通用的理論和技術(shù)較少，至今還沒有徹底解決，現(xiàn)在都是針對(duì)實(shí)際應(yīng)用，研究不同的匹配算法，為最后的三維重建提供數(shù)據(jù)。本文對(duì)攝像機(jī)的標(biāo)定、立體匹配和三維重建相關(guān)的方法進(jìn)行了

3、研究，取得了較好的效果。 論文主要從以下幾個(gè)方面展開工作： （1）基于區(qū)域匹配的思想，本文提出了一種新的方法，采用了àtrous小波對(duì)圖像進(jìn)行分解，接著對(duì)分解后得到的左右圖像中的各個(gè)子帶采用因果鄰域的分層交疊塊視差求取，最終得到稠密精確的視差圖。 （2）基于特征的匹配方面，為了提高特征提取和匹配的穩(wěn)定性，本文提出通過建立尺度空間來提取Harris特征的方法，并在此基礎(chǔ)上提出一種穩(wěn)定特征描述子。本方法在各種變換的情

4、況下都能較好的完成特征提取和匹配。該算法不受平移、旋轉(zhuǎn)、光照、尺度變化等因素影響，對(duì)誤差控制較為魯棒。 （3）基于標(biāo)定物的標(biāo)定。本文討論了線性標(biāo)定方法，提出了利用普通相機(jī)和標(biāo)定物方法對(duì)相機(jī)進(jìn)行標(biāo)定，利用一個(gè)在左右圖像都存在的物體作為參照物，取得必要的已知點(diǎn)的信息，然后計(jì)算出左右相機(jī)的相對(duì)位置的矩陣。 （4）三維空間信息求取。結(jié)合前面匹配算法和標(biāo)定的基礎(chǔ)上得到的匹配點(diǎn)坐標(biāo)和相機(jī)矩陣，再利用相關(guān)的推導(dǎo)公式，用最小二乘法求出空

5、間點(diǎn)的三維坐標(biāo)。 （5）三維建模及渲染。首先使用兩類方法進(jìn)行建模，一是用常用的軟件AutoCAD和3Dmax實(shí)現(xiàn)重建及紋理貼圖，二是用OpenGL進(jìn)行重建及漫游顯示。 對(duì)論文中的算法進(jìn)行了理論分析和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，結(jié)果表明： （1）提出的區(qū)域匹配算法有效可行，算法能得到精確的匹配對(duì)和視差，視差結(jié)果能較好地應(yīng)用于三維重建。 （2）特征匹配算法的特征描述子，具有平移、旋轉(zhuǎn)、尺度和光照不變性，適合于不同情況得到的圖像