基于單目視覺圖像序列的三維重構(gòu).pdf

1、在機(jī)器視覺研究領(lǐng)域中，三維重構(gòu)一向是其中的熱點(diǎn)和難點(diǎn)之一。三維重構(gòu)技術(shù)可以通過傳感器得到的二維圖像信息，經(jīng)過一定的算法來恢復(fù)三維物體表面的三維信息。該問題的成果已經(jīng)廣泛應(yīng)用于機(jī)器人導(dǎo)航、精密工業(yè)加工、非接觸式測(cè)量、虛擬現(xiàn)實(shí)、現(xiàn)場(chǎng)勘探以及軍事等各個(gè)領(lǐng)域。本文提出了完整的基于單目視覺的圖像序列的三維重構(gòu)算法，具有實(shí)驗(yàn)過程簡(jiǎn)便、成本容易控制、自動(dòng)化程度較高、非接觸、適用范圍廣泛等優(yōu)點(diǎn)，對(duì)特征點(diǎn)提取和匹配、攝像機(jī)矩陣計(jì)算、三維重構(gòu)等技術(shù)進(jìn)行詳細(xì)

2、的介紹，并對(duì)一些重點(diǎn)難點(diǎn)進(jìn)行了分析研究。
　　首先，本文對(duì)攝像機(jī)模型和對(duì)極幾何進(jìn)行了深入研究。通過利用對(duì)極幾何的相關(guān)知識(shí)，不同視圖之間的基本矩陣可以求得。根據(jù)前面求得的基本矩陣，就可以得到兩幅圖對(duì)應(yīng)的攝像機(jī)矩陣。
　　第二，本文對(duì)如何求取攝像機(jī)矩陣進(jìn)行了深入詳細(xì)的分析。對(duì)于已標(biāo)定的攝像機(jī)，求取攝像機(jī)矩陣的問題其實(shí)就是求取攝像機(jī)的外部參數(shù)。求取外部參數(shù)的問題是一個(gè)求解高非線性的超定方程組的問題。這類問題一般具有難度大、局部極小

3、值多、精度低、魯棒性難以保證的特點(diǎn)。本文詳細(xì)介紹了三種求解方法——DLT算法、角錐體法、遺傳算法。本文對(duì)不同的方法中經(jīng)常遇到的疑難問題進(jìn)行了介紹，并提出了自己的解決方案。針對(duì)不同的實(shí)驗(yàn)條件和誤差水平，可以選擇相應(yīng)的最優(yōu)的解決方案，提高了算法的效率和適用范圍。
　　第三，本文對(duì)三維重構(gòu)過程中常見的問題進(jìn)行了詳細(xì)介紹和討論，并提出了相應(yīng)的解決方案，并對(duì)多幅視圖的三維重構(gòu)過程進(jìn)行了詳細(xì)介紹。為提高三維重構(gòu)的精度，可以采用整體優(yōu)化調(diào)整的方

4、法，為避免參數(shù)過多，我們采用了交替優(yōu)化的方法，使得計(jì)算的復(fù)雜度有了很大的降低，重構(gòu)過程中的效率得到了保證。
　　第四，本文通過大量的模擬實(shí)驗(yàn)和實(shí)際實(shí)驗(yàn)，比較了不同的攝像機(jī)矩陣求解算法的異同，同時(shí)在實(shí)驗(yàn)中不斷改進(jìn)遺傳算法的細(xì)節(jié)，使得算法效率不斷提升，最終在保證精度的情況下達(dá)到了較高的運(yùn)算效率。在模擬實(shí)驗(yàn)中，計(jì)算誤差基本與預(yù)期相同，在實(shí)際實(shí)驗(yàn)中，誤差水平在0.05個(gè)像素左右，達(dá)到理想的精度。
　　第五，綜合應(yīng)用以上的算法，完成了