基于區(qū)域優(yōu)化的三維重構(gòu)方法研究.pdf

1、三維重構(gòu)技術作為機器視覺研究的熱點和重點，在工業(yè)測量、遙感測繪、電子商務以及考古等方面扮演了重要角色。本文在單目視覺測量方法的基礎上分析了區(qū)域優(yōu)化方法在三維重構(gòu)過程中的影響和作用，提出了一種基于區(qū)域優(yōu)化的三維重構(gòu)方法，主要內(nèi)容如下:
　　1.考慮到圖像中物體表面各點特征的相互關聯(lián)性，結(jié)合單目視覺系統(tǒng)的成像模型，提出了一種基于圖像灰度梯度變化進行累加運算的三維重構(gòu)方法。該方法首先依靠圖像分割等區(qū)域優(yōu)化方法提取圖像中目標物體所在區(qū)域，

2、通過相應的光照反射模型推導髙度計算方程，綜合考慮物體高度等因素對反射過程的影響，在反射線斜率計算過程中引入一個與物體高度相關的約束，通過對高度計算方程進行微分運算得到累加分量。然后根據(jù)物體形狀特征確定累加運算的方向，結(jié)合累加方向上圖像灰度梯度變化情況以及基本點髙度信息對提取的圖像中物體表面各點髙度進行累加以及區(qū)域化運算。該方法對表面形狀復雜的物體具有良好的適應性，通過對選取的微小器件和模型進行三維重構(gòu)，驗證了該方法的有效性。
　　

3、2.針對單目視覺系統(tǒng)本身固有的局限性以及不確定參數(shù)的多樣性，依靠標定物或標定點等參照對象為相關參數(shù)以及各點髙度的求解提供計算依據(jù)。首先，結(jié)合單目視覺系統(tǒng)的特征以及實驗需求，在張正友標定法的理論基礎上，采用自行設計制作的標定板進行攝像機標定實驗以確定相機內(nèi)外參數(shù)，為后續(xù)實驗作鋪墊。其次，分析物體表面各點高度以及入射角求解過程中涉及的不確定參數(shù)與物體表面材質(zhì)以及光強等因素之間的關系，在已知標定物或標定點特征信息的前提下，通過實驗結(jié)合已推理得

4、到的數(shù)學模型減少問題的自由度。最后，在特定的光源環(huán)境下，根據(jù)選定的參照對象的圖像等信息求解不確定參數(shù)。
　　3.結(jié)合工程應用的實際需要，對于視場中存在多個復雜表面形狀物體以及背景信息豐富的情況，利用圖像分割等區(qū)域優(yōu)化方法分別提取重構(gòu)對象的特征信息，同時在累加計算過程中運用區(qū)域化計算方式，避免了同一子區(qū)域中特征點髙度的重復運算。采用區(qū)域優(yōu)化方法一方面排除了冗余信息的干擾，另一方面減少了三維重構(gòu)過程中的計算量，在提升三維重構(gòu)效率方面表