面向全景立體球視覺系統(tǒng)的三維重建關鍵算法研究.pdf

1、全景立體球視覺系統(tǒng)是一種只依靠同一種視覺儀器、一次采集、在實現(xiàn)全景觀測的同時，計算視場范圍內三維空間坐標信息的新型視覺系統(tǒng)方案。三維重建技術是全景立體球視覺系統(tǒng)的一個重要研究方向。本文針對全景立體球視覺系統(tǒng)三維重建中的攝像機參數(shù)標定、極線約束、魚眼圖像的立體匹配三個模塊開展研究，主要完成如下工作：
　　全景立體球視覺系統(tǒng)主要由魚眼鏡頭構建，為此本文先對魚眼鏡頭成像基本模型進行分析，得到該系統(tǒng)成像的幾何模型及數(shù)學模型；實現(xiàn)了全景立體

2、球視覺系統(tǒng)中內、外參數(shù)的標定算法。具體方法如下：首先提出了適用于描述魚眼鏡頭成像理論的通用數(shù)學模型，并在該模型下引入兩種畸變模型，進而可以得到三維空間點在相機坐標系下的畸變坐標，再將其投影到圖像坐標系中，即可獲得完整的數(shù)學模型。然后對數(shù)學模型進行參數(shù)求解，得到該系統(tǒng)的內部參數(shù)和外部參數(shù)。通過實驗結果和三維空間真實位姿的對比表明此方法能得到比較滿意的標定結果，證實了其合理性和有效性。
　　全景立體球視覺系統(tǒng)的特殊構建方式，使其不同于

3、透視投影下的極線幾何。本文將球面成像模型與極線約束理論相結合，利用系統(tǒng)內、外參數(shù)標定結果，實現(xiàn)了相鄰兩部魚眼相機拍攝得到的原始圖像間的極線校正。首先將成像平面中的像點依據(jù)參數(shù)標定獲得的投影方程，反投影到球形成像平面中，然后在球形成像平面之上建立對應的球形成像圖像。再對兩個球形成像圖像進行旋轉和平移變換，得到全景立體球視覺的理想位姿，即特征點（或區(qū)域）在同一水平線上，將匹配時的搜索范圍降到一維。該方法適用于相互垂直的兩部魚眼鏡頭構建的視覺