文档介绍：西安电子科技大学
硕士学位论文
三维场景重建的理论研究和工程实现
姓名:谷永发
申请学位级别:硕士
专业:电路与系统
指导教师:石光明
20090101
摘要本文研究了基于双视图三维场景重建的基本理论和技术,结合实际项目,设本文开始介绍了计算机视觉领域的发展以及三维重建的基本概念、技术和应用,结合三维重建存在的问题以及实际项目需要,提出了本文研究背景。而后,针对双视图三维场景重建,详细分析了每个步骤:首先是图像特征点的提取和匹配,它是三维重建的基础,对比了、、惴ǎ⒍允笛槭萁蟹析,提出了一种应用于三维重建的可行方案;紧接着,介绍了摄像机的成像模型双目视觉系统的成像模型,以及极线几何关系基本原理,我们根据极线约束、灰度相关约束和仿射变换约束进行图像特征点的精确匹配,对匹配点进行三维重构,最后,结合理论的研究和应用项目的要求,给出三维重建系统的设计流程和工程实现,并指出在工程应用中存在的问题,提出改进的措施。三维重建计出一套三维重建软件,并应用于工程实践中。以及摄像机标定方法,并给出项目中所用摄像机的内参数标定结果;然后描述了较准地恢复出场景的深度信息。关键词:计算机视觉基本矩阵极几何
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本人签名:幽导师签名:乏窆丝日期望豪迹鱼日期塑盒日期丑互,西安电子科技大学学位论文独创性虼葱滦声明关于论文使用授权的说明秉承学校严谨的学风和优良的科学道德,本人声明所呈交的论文是我个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中所罗列的内容以外,论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果;也不包含为获得西安电子科技大学或其它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做了明确的说申请学位论文与资料若有不实之处,本人承担一切的法律责任。本人签名:本人完全了解西安电子科技大学有关保留和使用学位论文的规定,即:研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属西安电子科技大学。学校有权保留送交论文的复印件,允许查阅和借阅论文;学校可以公布论文的全部或部分内容,可以允许采用影印、缩印或其它复制手段保存论文。同时本人保证,毕业后结合学位论文研究课题再撰写的文章一律署名单位为西安电子科技大学。C艿穆畚脑诮饷芎笞袷卮斯娑本学位论文属于保密,在明并表示了谢意。年解密后适用本授权书。
第一章绪论论文的研究背景视觉是人类观察世界和认识世界的重要手段。据统计,人类从外部世界获得的信息约有%是由视觉获得的【。这既说明视觉信息量巨大,也表明人类对视觉信息有较高的利用率,同时又体现了人类视觉功能的重要性。随着信息技术的发展,给计算机,机器人或其他智能机器赋予人类视觉功能,是人类多年以来的梦随着信号处理理论和计算机技术的发展,人们用摄像机获取环境图像并将其转换成数字信号,用计算机实现对视觉信息处理的全过程,这样就形成一门新兴的学科——计算机视觉【。计算机视觉的研究目标是使计算机具有通过一幅或多幅图像认知周围环境信息的能力,这种能力不仅使机器能感知环境中的几何信息,包括目标物体的形状、位置、姿态、运动等,而且能对它们进行描述、存储、识别与理解。这使计算机不仅能模拟人眼的功能,而且更重要的是使计算机完成人眼所不能胜任的工作。计算机视觉在世纪年代从统计模式识别开始,当时的工作主要集中在二维图像分析、识别和理解上,如光学字符识别、工件表面、显微图片和航空照片的分析和解释等。世纪年代,ɑ肪诚拗圃谒降摹盎臼澜纭保即周围的物体都是由多面体组成,需要识别的物体可以用简单的点、直线、平面的组合表示。难芯抗ぷ骺4戳艘岳斫馊【拔D康牡娜魇泳醯研究。到年代,已经出现了~些视觉应用系统年,提出了不同于“积木世界治龇椒ǖ募扑慊泳趵砺邸!狹视觉理论,该理论在世纪年代成为计算机研究领域中的一个十分重要的理论框架。而到年代,计算机视觉在工业环境中得到广泛应用被诙嗍蛹负蔚氖泳趵砺鄣玫窖杆俜⒄计算机视觉在国民经济、科学研究及国防建设等领域都有着广泛的应用。一些主要的应用领域,如工业自动生产线应用、各类检验和监控应用、视觉导航应用、人机交互应用、虚拟现实应用等。由于当前对人类视觉系统和机理、人脑心理和生理的研究还不够,目前建立一个可与人类视觉系统相比拟的通用视觉系统是非常困难的,主要存在以下几个方面的原因【浚旱谝唬枷穸跃拔锏脑际还怀浞帧J紫仁峭枷癖旧聿荒芴峁┳愎想。,,,
三维重建技术简介的信息来恢复景物,其次是当把三维景物投影成二维图像时丧失了深度信息。因此,需要附加约束才能解决从图像恢复景物时的多义性。第二,多种因素在图像中相互混淆。物体的外表受材料的性质、空气条件、光源角度、背景光照、摄像机角度和特性等因素的影响。所有这些因素都归结到一个单一的测量量,即