基于Kinect的三維重建關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、三維重建(3D Reconstruction)是計(jì)算機(jī)視覺(jué)和圖形學(xué)領(lǐng)域的一個(gè)重要研究方向。其主要目的是為物體或者場(chǎng)景建立可用于計(jì)算機(jī)處理和分析的三維模型，研究成果可應(yīng)用于動(dòng)畫(huà)制作，虛擬現(xiàn)實(shí)，逆向工程，機(jī)器人導(dǎo)航等領(lǐng)域。微軟公司生產(chǎn)的Kinect傳感器為三維重建數(shù)據(jù)的獲取提供了一種快捷方便的方式，有力的推動(dòng)了三維重建技術(shù)的發(fā)展?；贙inect數(shù)據(jù)的三維重建一般分為四個(gè)步驟：深度圖像獲取、深度圖像轉(zhuǎn)換、點(diǎn)集配準(zhǔn)、點(diǎn)云拼接。點(diǎn)集配準(zhǔn)是其中的

2、關(guān)鍵步驟，點(diǎn)集配準(zhǔn)的效率直接影響三維重建的精度。根據(jù)需要配準(zhǔn)的目標(biāo)的特性，點(diǎn)集配準(zhǔn)可分為剛性配準(zhǔn)和非剛性配準(zhǔn)。本文分別針對(duì)剛性和非剛性的配準(zhǔn)進(jìn)行了研究。具體內(nèi)容如下：
　　1).提出了一種基于Spin-images和IRLS-ICP的深度圖像剛性配準(zhǔn)算法。ICP算法是當(dāng)前剛性配準(zhǔn)的主流算法，但I(xiàn)CP算法對(duì)初始對(duì)應(yīng)關(guān)系敏感。針對(duì)這一問(wèn)題，本文首先利用 Spin-images特征對(duì)點(diǎn)集進(jìn)行粗配準(zhǔn)，找到相鄰點(diǎn)云的大致對(duì)應(yīng)關(guān)系，在此基礎(chǔ)上

3、再利用ICP算法進(jìn)行精確配準(zhǔn)。在公共數(shù)據(jù)集上的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明提出的方法可以很好的用于剛性配準(zhǔn)。
　　2).提出了一種基于IRLS-ICP-TPS的深度圖像非剛性配準(zhǔn)算法。對(duì)于可能發(fā)生形變的非剛性物體進(jìn)行三維重建時(shí)，剛性的配準(zhǔn)方法不能有效的配準(zhǔn)發(fā)生形變的點(diǎn)云；因此本文在ICP算法基礎(chǔ)上引入TPS算法來(lái)解決這一問(wèn)題；首先使用IRLS-ICP找到兩個(gè)待配準(zhǔn)點(diǎn)集中的控制點(diǎn)，作為計(jì)算非剛性系數(shù)的基礎(chǔ)。然后基于控制點(diǎn)，使用TPS計(jì)算出變換矩陣；