多視圖三維重構(gòu)算法與軟件實現(xiàn).pdf

1、由多視圖重構(gòu)三維景物是計算機視覺中的是一個難點問題，近十年來，嚴謹?shù)亩嘁晥D幾何理論的出現(xiàn)使得該問題又成為計算機視覺中的一個熱點問題。三維重構(gòu)的用途很廣，可以應(yīng)用在模式識別，機器人導航，軍事等行業(yè)。同時在最近幾年興起的計算機虛擬現(xiàn)實，基于圖像的建模與繪制(IBMR)，數(shù)字博物館等技術(shù)中都有廣泛的應(yīng)用。在未來幾年中它仍然是計算機視覺的重要研究方向之一。 本文在多視圖幾何理論的基礎(chǔ)上對三維重構(gòu)進行了系統(tǒng)的研究，從攝像機成像模型入手，首

2、先研究了圖像匹配和攝像機標定問題，利用匹配和標定結(jié)果通過三角形法獲取待重構(gòu)物體的三維結(jié)構(gòu)，然后利用計算機圖形學的知識進行貼紋理顯示，最終形成了逼真的三維顯示效果。在與華東光電技術(shù)研究所的合作項目的研究中，本文作者在VC++環(huán)境下，利用OpenCV、IPL和OpenGL設(shè)計開發(fā)了一套三維重構(gòu)軟件。 針對三維重構(gòu)中關(guān)鍵步驟，本文的主要研究內(nèi)容及成果如下： 1.研究了圖像匹配問題。圖像匹配是計算機視覺、運動估計、模式識別等領(lǐng)域

3、里的關(guān)鍵技術(shù)，也是實現(xiàn)三維重構(gòu)的第一步。其目標是在存在幾何失真、測量誤差及光照等噪聲下尋找兩個或多個點集的最佳匹配。在圖像匹配常用的一些基本約束基礎(chǔ)上，本文提出了一種基于多分辨率和對極幾何的匹配算法。 2.對攝像機標定問題進行了研究。攝像機標定是從二維圖像獲取三維歐氏空間信息的關(guān)鍵和必要步驟。本文從實用的角度優(yōu)化了采用標定參照物直接標定攝像機內(nèi)參數(shù)的算法，并在VC++平臺下結(jié)合IPL和OpenCV設(shè)計并實現(xiàn)了一套標定系統(tǒng)，實驗證

4、明，該系統(tǒng)精度高，速度快。另外，本文還研究了通過求解Kruppa方程實現(xiàn)攝像機自標定的算法，并利用三維重構(gòu)實驗驗證了該算法的可靠性。 3.在以上研究的基礎(chǔ)上，設(shè)計并開發(fā)了一套完整的三維重構(gòu)軟件。軟件的技術(shù)思想是在多視圖幾何的理論下完成的，在VisualC++平臺下，借助于OpenCV、IPL和OpenGL的幫助，涵蓋了攝像機標定、圖像點匹配、計算三維點和立體顯示四個步驟。而且此軟件還可以作為單個功能來使用，擁有兩視圖的標定攝像機