基于多視圖幾何的三維視覺重構(gòu)方法研究.pdf

1、近十年來基于幾何的計算機視覺在理論上取得了豐碩的成果，但是在一些方面仍需要深入地研究，比如：環(huán)境對攝像機標(biāo)定的約束性，計算機視覺系統(tǒng)對噪聲的魯棒性，三維重構(gòu)算法的準(zhǔn)確性，三維重構(gòu)條件的適應(yīng)性等方面，并且，在技術(shù)應(yīng)用方面距離實用化還存在相當(dāng)?shù)木嚯x。 本文以提高三維重構(gòu)方法對噪聲的魯棒性、攝像機標(biāo)定的適應(yīng)性以及三維重構(gòu)的準(zhǔn)確性為主要目的，闡述和分析了基于多視圖幾何的計算機視覺的一些基本原理和概念，在此基礎(chǔ)上，結(jié)合統(tǒng)計最優(yōu)化的魯棒算法

2、，將攝像機標(biāo)定方法以及在此基礎(chǔ)上的三維重構(gòu)理論作為研究的重點，主要完成了以下幾方面的研究內(nèi)容： 1.針對攝像機強標(biāo)定方法中必須已知標(biāo)準(zhǔn)件的尺寸的不足，提出了一種基于平面模板的標(biāo)定方法。它是介于自標(biāo)定方法和強標(biāo)定方法之間的一種方法，利用平面模板特征點的對應(yīng)關(guān)系，并融合了平面與圖像的單應(yīng)估計算法，最大似然估計算法和畸變非線性優(yōu)化算法，實現(xiàn)了攝像機的優(yōu)化標(biāo)定。實驗中還對攝像機標(biāo)定的一些影響因素進行了分析。 2.針對基本矩陣計算

3、不精確和不穩(wěn)定的情況，提出了基于代數(shù)最小化的歸一化8點算法。以非奇異矩陣和反對稱矩陣的乘積表示基本矩陣的秩2性質(zhì)，克服了歸一化8點算法秩2強制約束的不足，從根本上解決了原理性的誤差，改善了基本矩陣估計的性能。實驗證明這種方法有效地提高了基本矩陣估計的精度。 3.提出了一種多項式絕對值的三維重構(gòu)算法，它適用于兩視圖攝像機內(nèi)部參數(shù)已經(jīng)確定的情況。該算法利用了基本矩陣將兩條極線參數(shù)化，把極線幾何距離函數(shù)最小化問題轉(zhuǎn)化為參數(shù)的多項式求解

4、問題。這種方法在仿射變換和射影變換下是不變的，具有良好的幾何性質(zhì)。實驗證明這種算法在精度上優(yōu)于其他線性和迭代算法，可以獲得更高的重構(gòu)精度。 4.在仿射重構(gòu)算法的基礎(chǔ)上，推導(dǎo)出射影重構(gòu)矩陣分解算法，并針對射影重構(gòu)中存在的多視圖射影深度不確定的問題，引入Triggs公式有效地解決了不同視圖之間的射影深度的換算問題，同時提出了測量矩陣的奇異值分解秩4優(yōu)化算法。實驗證明這種算法具有較高的準(zhǔn)確性。 5.針對攝像機無法進行離線預(yù)標(biāo)定