文档介绍：中国人民解放军信息工程大学
硕士学位论文
基于影像序列的三维重建的研究与实践
姓名:李海滨
申请学位级别:硕士
专业:测试计量技术及仪器
指导教师:郝向阳
20070401
摘要基于影像序列的场景三维重建的研究目的是如何利用二维影像序列恢复三维场景,其相关理论及技术在战场三维地形仿真、机器人自主导航、军事侦察、通信、电子商务等领域有着广阔的应用前景。基于影像序列的二维影像非线性畸变的自动校正、相机内部参数的自动标定、具有影像真实的三维场景重建是计算机视觉三维重建中的技术核心。本文根据计算机视觉多视图几何的原理,以普通数码相机获取的影像序列作为研究对象,对三维重建中的主要技术和基本过程进行了较为系统的研究和试验,并重点研究了相机径向畸变自动校正和自动标定技术。本文的主要工作和取得的成果如下:嗷断蚧渥远U对目前的数码相机而言,影响影像质量的主要因素是影像中的径向畸变。为此本文提出了一种基于基本矩阵的相机畸变自动校正的新方法。本算法在鲁棒估计基本矩阵幕∩希ü钚《似讲罘椒ń凶远U兰瞥鼍断蚧湎凳撸瑃以及校正后的基本矩阵4怂惴ǹ朔舜潮甓ǚ椒ㄐ枰J褂米诺谋甓ㄗ爸玫木窒蓿佣高了畸变校正的灵活性和适用性。徊慰枷迪孪嗷卣蟮募扑基于影像序列的相机标定预处理主要包括两方面:三焦点张量估计和同一场景同一参考系下投影矩阵的获取。三焦点张量包含了三幅影像之间不依赖于场景结构的所有溆几何关系。本文通过算法依次计算出输入影像序列的三焦点张量,随后又将每个三焦点张量获得的三个相机矩阵转化到以第一个相机中心为原点的坐标参考系下,并通过模拟数据验证该方法是正确有效的,从而避免了采用光束法平差法时所涉及到的繁琐的计算过程,也为实现影像序列的三维重建奠定了基础。嗷远甓ㄓ肽勘耆P相机标定是实现欧氏三维重建的关键,本文在对相机标定技术进行分类总结的基础上,对目前的利用绝对对偶二次曲面实现相机自动标定方法进行了改进,将获得的多元高次方程线性化,采用牛顿迭代法进行答解,并通过对模拟数据和实际影像数据实验,验证了此方法的有效性。同时在此基础上,计算出影像中匹配点的空间位置,通过用法则构建空间三角网,将影像纹理影射到模型表面,进而获得具有影像真实感的目标三维本文最后对所提出的算法均在辖辛耸笛檠橹ぃ⒗肰缺喑坦ぞ呖发了相应的试验系统。关键词:计算机视党,基本矩阵,径向畸变,三焦点张量,相机自动标定,相机矩阵,绝模型。对对偶二次曲线,三维重建信息工程大学硕士学位论文第
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学位论文版权使用授权书原创性声明本人声明所提交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知,除了文中特别加以标注和致谢的地方外,论文中不包含其他人已经发表和撰写过的研究成果,也不包含为获得信息工程大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢学位论文题目作者指导教师本人完全了解信息工程大学有关保留、使用学位论文的规定。本人授权信息工程大学可以保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子文档,允许论文被查阅和借阅;可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索,可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。C苎宦畚脑诮饷芎笫视帽臼谌ㄊ椤学位论文题目:作者指导教师签意。学位论文作者学位论文作者签
第一章绪论引言视觉是获取外界信息的主要手段。人类通过眼睛与大脑来获取、处理和理解视觉信息,从而感知三维世界;计算机通过模仿人类的视觉感知过程,将相机等相关传感器获得的一幅或多幅二维影像与复杂的算法相结合来认知周围环境中的物体,进而仿真三维从世纪年代中期开始,以、假和热宋4淼难芯垦д提出了一整套视觉计算的理论来描述视觉过程“⒔湎嘤Φ难芯砍晒惴河τ糜谝8影像分析、文字识别、机器人导航、虚拟现实、精密工业测量、现场勘测以及军事侦察等领域。其中,从影像中恢复物体的三维形状亟更是计算机视觉研究的重点和热点所谓三维重建就是指从二维信息缬跋中恢复出三维形体,从而为应用服务”?观世界在空间中是三维的,而现有的影像采集装置所获取的影像是二维的。尽管影像中含有某些形式的三维空间信息,但要真正在计算机中使用这些信息进行深一步地应用处理,就必须采用三维重建技术从二维影像中合理地提取并表达这些三维信息,进而在三维模型获取、真实场景测量、动作克隆””等应用领域得到广阔地发展,这正是计算机视觉三维重三维信息获取技术手