基于KINECT的三維照相館研究.pdf

1、隨著計算機(jī)視覺研究理論與技術(shù)的發(fā)展，三維模型重建已然成為近年來的研究熱點(diǎn)，越來越多的應(yīng)用在各個方面，比如設(shè)計仿真、游戲電影制作、工業(yè)測量、文物保護(hù)、醫(yī)學(xué)研究等。隨著更加先進(jìn)、更高精度采樣設(shè)備的出現(xiàn)，其發(fā)展前景必然更加廣闊。近些年來微軟推出了Microsoft Kinect設(shè)備，目前基于Kinect的三維研究已經(jīng)取得了一些成果與應(yīng)用。本文基于Kinect數(shù)據(jù)采集設(shè)備進(jìn)行了三維重建研究工作，Kinect能夠同步獲取彩色數(shù)據(jù)與深度數(shù)據(jù)，并提供

2、了兩種數(shù)據(jù)的匹配算法，具有數(shù)據(jù)獲取速度快、效率高、成本低的特點(diǎn)，有很大的應(yīng)用價值。
　　本文首先簡略介紹了三維重建的研究背景與意義、研究現(xiàn)狀、實(shí)際應(yīng)用，然后介紹了Kinect的構(gòu)造、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)以及數(shù)據(jù)的獲取，分析了其深度圖像到深度數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)化、深度數(shù)據(jù)與彩色數(shù)據(jù)的顯示。
　　立體物體的完整數(shù)據(jù)的獲取需要進(jìn)行多視角的數(shù)據(jù)采集并融合，多視角下的數(shù)據(jù)可由坐標(biāo)旋轉(zhuǎn)矩陣與平移矩陣配準(zhǔn)到同一坐標(biāo)系中。Kinect Fusion基于GPU并行

3、計算實(shí)現(xiàn)了實(shí)時三維重建，操作簡單。Kinect設(shè)備本身并沒有定位功能，但是其提出了體元技術(shù)點(diǎn)云融合算法，在每一幀數(shù)據(jù)獲取的過程，Kinect Fusion將新的數(shù)據(jù)與原有數(shù)據(jù)進(jìn)行ICP迭代配準(zhǔn)，得出相機(jī)相對于初始位置的空間變換矩陣，并進(jìn)行數(shù)據(jù)融合。Kinect Fusion雖然快速方便，但是穩(wěn)定性不夠，容易追蹤失敗，追蹤過程不易把握。本文考慮采用手動匹配點(diǎn)云數(shù)據(jù)，然后采用點(diǎn)云濾波與點(diǎn)云平滑處理，來提高點(diǎn)云融合的平滑度。
　　Kin

4、ect的獲取的原始數(shù)據(jù)包含了背景數(shù)據(jù)以及噪聲雜點(diǎn)，需要對圖像進(jìn)行點(diǎn)云分割、濾波處理、平滑處理，然后利用OpenGL對匹配彩色信息的點(diǎn)云進(jìn)行立體展示，這樣效果更加逼真，并且輸出點(diǎn)云雕刻文件。多視角的數(shù)據(jù)獲取需要考慮多臺計算機(jī)的通訊，可利用套接字通訊實(shí)現(xiàn)。PCL開源庫是一個跨平臺的點(diǎn)云處理工具，其中封裝了眾多常用的點(diǎn)云處理算法，功能強(qiáng)大。
　　最終本文在Visual Studio2010平臺上結(jié)合OpenGL、PCL開源庫實(shí)現(xiàn)了三維點(diǎn)