基于結(jié)構(gòu)光和NRSFM的三維數(shù)字化術(shù)研究.pdf

1、物體的三維數(shù)字化技術(shù)在軍事、現(xiàn)代醫(yī)學(xué)、歷史文物研究等方面有著重要的應(yīng)用價(jià)值。對(duì)于無紋理或若紋理的靜態(tài)剛性體（rigid-object），傳統(tǒng)的雙目視覺和結(jié)構(gòu)光的方法可以較好的恢復(fù)物體的三維結(jié)構(gòu)，但需要的實(shí)驗(yàn)設(shè)備過多。而且，現(xiàn)實(shí)生活中很多場(chǎng)景和重建對(duì)象為動(dòng)態(tài)的或非剛性（non-rigid）的，如何由一組圖片恢復(fù)出非剛性體的結(jié)構(gòu)和相機(jī)的運(yùn)動(dòng)信息仍然是計(jì)算機(jī)視覺領(lǐng)域的一個(gè)難點(diǎn)問題。因此，本文主要圍繞靜態(tài)剛性體和動(dòng)態(tài)非剛性體的三維數(shù)字化技術(shù)展開

2、研究，主要工作可總結(jié)如下：
　　（1）利用雙目視覺與結(jié)構(gòu)光技術(shù)相結(jié)合恢復(fù)靜態(tài)物體的360度全景三維結(jié)構(gòu)。這個(gè)方法可以較好的實(shí)現(xiàn)無紋理或弱紋理目標(biāo)的特征點(diǎn)匹配，重建出物體的三維結(jié)構(gòu)。本文利用三維點(diǎn)云矩陣的旋轉(zhuǎn)和平移變換實(shí)現(xiàn)物體全景結(jié)構(gòu)的拼接，從而得到物體的360度全景三維結(jié)構(gòu)信息。
　?。?）用單相機(jī)和投影儀結(jié)合結(jié)構(gòu)光技術(shù)實(shí)現(xiàn)靜態(tài)物體三維重建。在傳統(tǒng)的雙目視覺模型中利用投影儀代替其中一個(gè)相機(jī)，用張正友相機(jī)標(biāo)定法實(shí)現(xiàn)對(duì)相機(jī)的標(biāo)定

3、，用投影儀標(biāo)定工具箱實(shí)現(xiàn)對(duì)投影儀的標(biāo)定，最后用單相機(jī)和投影儀結(jié)合格雷碼技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)靜態(tài)物體的三維結(jié)構(gòu)的重建。
　?。?）用從運(yùn)動(dòng)中恢復(fù)非剛性體結(jié)構(gòu)（Non-rigid Structure From Motion，NRSFM）方法實(shí)現(xiàn)對(duì)非剛性體的三維重建。目前由于對(duì)于動(dòng)態(tài)圖像序列進(jìn)行特征點(diǎn)匹配難度較大，因此現(xiàn)有的NRSFM方法主要是在現(xiàn)有的數(shù)據(jù)集基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)的。本文用光流法對(duì)一組圖像序列采集得到數(shù)據(jù)集，然后分別在形狀空間中用因式分解法對(duì)

4、剛性體進(jìn)行三維數(shù)字化，利用形狀基和因式分解法相結(jié)合實(shí)現(xiàn)了非剛性體的三維數(shù)字化，最后在軌跡空間中利用軌跡基和因式分解方法實(shí)現(xiàn)了非剛性體的三維數(shù)字化。
　　實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，雙目視覺結(jié)合結(jié)構(gòu)光方法可以很好的恢復(fù)出物體的三維結(jié)構(gòu)。用投影儀代替雙目視覺中的一個(gè)相機(jī)并結(jié)合結(jié)構(gòu)光技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)物體的三維數(shù)字化。NRSFM在形狀空間和軌跡空間中利用因式分解法可實(shí)現(xiàn)物體的三維數(shù)字化，該方法可以較好的恢復(fù)出物體的三維形狀，其重建效果與匹配的特征點(diǎn)集密切相