三維掃描系統(tǒng)模型參數(shù)標(biāo)定方法研究.pdf

1、三維掃描技術(shù)以其獨(dú)有的優(yōu)勢(shì)正在各行各業(yè)發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用。與傳統(tǒng)的三維信息獲取技術(shù)相比，它能夠快速、精確、無(wú)接觸地完成對(duì)于復(fù)雜型面的三維掃描。目前，它的主要應(yīng)用領(lǐng)域有工業(yè)、影視、虛擬現(xiàn)實(shí)、醫(yī)學(xué)、國(guó)防、文物保護(hù)、游戲娛樂(lè)、三維傳真等。對(duì)于基于雙目視覺(jué)原理進(jìn)行三維掃描的應(yīng)用場(chǎng)合，攝像機(jī)的標(biāo)定是從二維圖像恢復(fù)三維圖像的前提。在三維掃描系統(tǒng)中，標(biāo)定方法對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響是決定性的，本文通過(guò)分析、比較各種視覺(jué)模型及標(biāo)定方法，采用考慮鏡頭畸變因素

2、的三維視覺(jué)模型以滿(mǎn)足高精度測(cè)量系統(tǒng)的需求，并提出兩種標(biāo)定方法來(lái)實(shí)現(xiàn)攝像機(jī)的參數(shù)標(biāo)定。其主要工作如下： 1．提出了一種基于平面模板圖像校正的標(biāo)定方法。首先利用直線(xiàn)透視投影不變性的基本原理對(duì)畸變系數(shù)進(jìn)行標(biāo)定；然后對(duì)用于標(biāo)定的平面模板圖像進(jìn)行畸變校正，補(bǔ)償畸變影響，使其恢復(fù)或逼近理想圖像，這樣就能夠按照理想針孔成像對(duì)校正后的圖像進(jìn)行建模；最后利用理想針孔模型進(jìn)行標(biāo)定。 2．提出了一種基于固定參數(shù)與可變參數(shù)的標(biāo)定方法。首先標(biāo)定固

3、定參數(shù)，也即標(biāo)定縱橫比：然后利用平面模板法標(biāo)定可變參數(shù)的初值；最后把固定參數(shù)作為一個(gè)約束，建立了帶約束的優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)，非線(xiàn)性?xún)?yōu)化求得可變參數(shù)的最優(yōu)解。與張正友的平面模板法相比，作了以下三點(diǎn)改進(jìn)：(1)在攝像機(jī)成像模型中增加了切向畸變；(2)針對(duì)標(biāo)定攝像機(jī)可變參數(shù)初值環(huán)節(jié)進(jìn)行研究，在標(biāo)定點(diǎn)的選取上作了改進(jìn)；(3)把固定參數(shù)作為目標(biāo)函數(shù)的一個(gè)約束來(lái)進(jìn)行非線(xiàn)性?xún)?yōu)化。 在實(shí)驗(yàn)標(biāo)定出攝像機(jī)參數(shù)的基礎(chǔ)上，利用二維三維轉(zhuǎn)換模型計(jì)算和比較了兩種