基于結(jié)構(gòu)光和NRSFM的三維數(shù)字化術(shù)研究.pdf

1、物體的三維數(shù)字化技術(shù)在軍事、現(xiàn)代醫(yī)學、歷史文物研究等方面有著重要的應(yīng)用價值。對于無紋理或若紋理的靜態(tài)剛性體（rigid-object），傳統(tǒng)的雙目視覺和結(jié)構(gòu)光的方法可以較好的恢復物體的三維結(jié)構(gòu)，但需要的實驗設(shè)備過多。而且，現(xiàn)實生活中很多場景和重建對象為動態(tài)的或非剛性（non-rigid）的，如何由一組圖片恢復出非剛性體的結(jié)構(gòu)和相機的運動信息仍然是計算機視覺領(lǐng)域的一個難點問題。因此，本文主要圍繞靜態(tài)剛性體和動態(tài)非剛性體的三維數(shù)字化技術(shù)展開

2、研究，主要工作可總結(jié)如下：
　?。?）利用雙目視覺與結(jié)構(gòu)光技術(shù)相結(jié)合恢復靜態(tài)物體的360度全景三維結(jié)構(gòu)。這個方法可以較好的實現(xiàn)無紋理或弱紋理目標的特征點匹配，重建出物體的三維結(jié)構(gòu)。本文利用三維點云矩陣的旋轉(zhuǎn)和平移變換實現(xiàn)物體全景結(jié)構(gòu)的拼接，從而得到物體的360度全景三維結(jié)構(gòu)信息。
　?。?）用單相機和投影儀結(jié)合結(jié)構(gòu)光技術(shù)實現(xiàn)靜態(tài)物體三維重建。在傳統(tǒng)的雙目視覺模型中利用投影儀代替其中一個相機，用張正友相機標定法實現(xiàn)對相機的標定

3、，用投影儀標定工具箱實現(xiàn)對投影儀的標定，最后用單相機和投影儀結(jié)合格雷碼技術(shù)實現(xiàn)對靜態(tài)物體的三維結(jié)構(gòu)的重建。
　?。?）用從運動中恢復非剛性體結(jié)構(gòu)（Non-rigid Structure From Motion，NRSFM）方法實現(xiàn)對非剛性體的三維重建。目前由于對于動態(tài)圖像序列進行特征點匹配難度較大，因此現(xiàn)有的NRSFM方法主要是在現(xiàn)有的數(shù)據(jù)集基礎(chǔ)上實現(xiàn)的。本文用光流法對一組圖像序列采集得到數(shù)據(jù)集，然后分別在形狀空間中用因式分解法對

4、剛性體進行三維數(shù)字化，利用形狀基和因式分解法相結(jié)合實現(xiàn)了非剛性體的三維數(shù)字化，最后在軌跡空間中利用軌跡基和因式分解方法實現(xiàn)了非剛性體的三維數(shù)字化。
　　實驗結(jié)果表明，雙目視覺結(jié)合結(jié)構(gòu)光方法可以很好的恢復出物體的三維結(jié)構(gòu)。用投影儀代替雙目視覺中的一個相機并結(jié)合結(jié)構(gòu)光技術(shù)可以實現(xiàn)物體的三維數(shù)字化。NRSFM在形狀空間和軌跡空間中利用因式分解法可實現(xiàn)物體的三維數(shù)字化，該方法可以較好的恢復出物體的三維形狀，其重建效果與匹配的特征點集密切相