基于單幅編碼圖像三維場景不標定歐氏重構(gòu)技術(shù).pdf

1、本論文主要針對機器視覺中編碼結(jié)構(gòu)光的產(chǎn)生、更靈活的不標定三維重構(gòu)技術(shù)進行研究.提出了基于單幅二維圖像的不標定自適應三維歐氏重構(gòu)方法,該方法通過一個內(nèi)外參數(shù)均未知且變化可調(diào)的攝像機攝取三維場景的圖像,利用單幅圖像就可恢復該三維場景的三維坐標數(shù)據(jù),重構(gòu)三維場景的三維形貌.基于當前國際上的研究現(xiàn)狀,以及課題來源的要求,本論文確定了以下兩個方面作為主要的研究內(nèi)容:(1)研究偽隨機彩色空間編碼三維場景特征化技術(shù).即通過對三維場景表面進行偽隨機彩色

2、空間編碼,并根據(jù)偽隨機編碼的一個重要屬性--窗口特性,使三維場景表面上的每一個采樣點都可以被唯一辨識,解決三維表面重構(gòu)時匹配點識別難題.(2)三維場景不標定自適應重構(gòu)的算法.對于不同的或變化的場景,攝像機的內(nèi)部參數(shù)與外部參數(shù)可能需要調(diào)整,如對于不同的光強需要調(diào)整光圈的大小,對于不同的景深需要調(diào)整焦距的長短,甚至需要調(diào)整攝像機的光軸與編碼投影系統(tǒng)的光軸之間的傾角,以使采樣范圍正好落在被照明的范圍內(nèi).本論文研究了在這種系統(tǒng)參數(shù)可變且未知的情

3、況下,如何通過空間編碼投影系統(tǒng)所提供的幾何約束,不需標定,在歐氏空間重構(gòu)三維場景.具體的研究方法如下:利用可編程彩色LC D投影儀、彩色數(shù)碼攝像機與計算機圖像處理設備組成編碼結(jié)構(gòu)光三維場景視覺重構(gòu)系統(tǒng);利用LCD可編程特性,研究合適的偽隨機空間彩色編碼方法,如研究偽隨機編碼的窗口大小、測量視場、編碼密度、空間分辨率、三維重構(gòu)精度等.在三維重構(gòu)的方法上,把彩色編碼結(jié)構(gòu)光投影儀作為一個逆向的攝像機予以考慮,使整個視覺系統(tǒng)就可以視為含有兩個攝

4、像機的典型的雙目立體系統(tǒng),并假定投影儀的內(nèi)部參數(shù)需要事先標定,但攝像機的內(nèi)外參數(shù)可以任意改變,且未知.在算法上,采用層次化思想,在四個幾何層次上建立視覺系統(tǒng)的成像模型,實現(xiàn)三維場景的重構(gòu).在實驗方法上,通過調(diào)整攝像機的內(nèi)部參數(shù)(如焦距、鏡頭孔徑大小等)以及攝像機與LCD投影儀之間的相對位置和方向來驗證不標定系統(tǒng)參數(shù)、自適應重構(gòu)三維場景方法的正確性.用傳統(tǒng)的標定方法重構(gòu)三維場景,與不標定重構(gòu)結(jié)果進行對比,驗證不標定方法的可靠性.用不標定方