攝像機(jī)自標(biāo)定及三維重建算法研究.pdf

1、從二維圖像恢復(fù)三維空間可見(jiàn)表面的幾何結(jié)構(gòu)(稱(chēng)為三維重建)是人類(lèi)視覺(jué)的主要目的，也是計(jì)算機(jī)視覺(jué)的重要研究?jī)?nèi)容和最終研究目標(biāo)。攝像機(jī)標(biāo)定是進(jìn)行三維重建的關(guān)鍵一步，攝像機(jī)自標(biāo)定技術(shù)通過(guò)圖像本身的特征求解攝像機(jī)內(nèi)參數(shù)，相對(duì)于傳統(tǒng)的離線式攝像機(jī)標(biāo)定技術(shù)，自標(biāo)定技術(shù)是在線的，因此攝像機(jī)自標(biāo)定技術(shù)具有相當(dāng)大的理論研究?jī)r(jià)值與廣闊的應(yīng)用前景，攝像機(jī)自標(biāo)定也成為90年代中后期在計(jì)算機(jī)視覺(jué)界興起的最重要的研究方向之一。 本文對(duì)攝像機(jī)自標(biāo)定及三維重建算

2、法進(jìn)行了積極的探索與深入研究。我們首先從基于模型的已標(biāo)定單視圖情況入手，通過(guò)建立深度矢量所在的零空間和目標(biāo)模型矩陣的零空間之間的關(guān)系，提出了一個(gè)從目標(biāo)單視圖線性地精確重建其三維位姿的新算法，該算法只需要6個(gè)特征點(diǎn)即可實(shí)現(xiàn)目標(biāo)三維位姿的線性重建(六點(diǎn)算法)。理論分析和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，該算法具有快速高效、簡(jiǎn)單實(shí)用、抗噪能力較強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)。然后，我們將六點(diǎn)算法推廣到未標(biāo)定單視圖的三維重建。提出了基于模型的單視圖線性自標(biāo)定及三維重建算法，該算法繼承了

3、六點(diǎn)算法的優(yōu)點(diǎn)，且可實(shí)現(xiàn)較為精確的攝像機(jī)自標(biāo)定。為了獲得更高的標(biāo)定精度，我們整合利用攝像機(jī)獲取的動(dòng)目標(biāo)視頻圖像中的多幀數(shù)據(jù)信息，將單視圖算法推廣到多視圖算法，提出了基于模型的多視圖線性自標(biāo)定及三維重建算法，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，該算法使標(biāo)定精度得到了較大的提升，此外，我們給出了實(shí)現(xiàn)該算法的兩種思路，并對(duì)這兩種思路的算法實(shí)現(xiàn)分別做了實(shí)驗(yàn)及相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果比較分析。 我們知道，目前少有成功的多視圖自標(biāo)定技術(shù)，而且，已有的技術(shù)也限于特定攝像機(jī)運(yùn)

4、動(dòng)模式下的線性自標(biāo)定及三維重建，因此研究無(wú)運(yùn)動(dòng)模式約束的多視圖自標(biāo)定及三維重建技術(shù)具有相當(dāng)大的理論與應(yīng)用價(jià)值。在前述研究成果基礎(chǔ)上，我們提出了多視圖非線性自標(biāo)定及三維重建算法。該算法在非線性實(shí)現(xiàn)部分引入了前述研究成果，并成功地實(shí)現(xiàn)了算法性能相對(duì)于線性算法的較大提升。此外，我們給出了實(shí)現(xiàn)該算法的兩種思路，并對(duì)這兩種思路的算法實(shí)現(xiàn)分別做了實(shí)驗(yàn)及相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果比較分析。 文章最后，我們將所提出的非線性算法應(yīng)用于真實(shí)圖像序列，并取得了滿