多攝相機(jī)標(biāo)定軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn).pdf

1、三維人臉廣泛應(yīng)用于虛擬現(xiàn)實(shí)、娛樂、醫(yī)學(xué)、模式識(shí)別等領(lǐng)域。三維人臉重建的方法通常可以分為基于結(jié)構(gòu)光的方法、基于三維激光掃描儀的方法、基于醫(yī)學(xué) CT圖像的人臉三維重建方法、基于通用模型的三維人臉重建方法和基于攝像機(jī)圖像的三維人臉重建方法。其中基于攝像機(jī)圖像的方法有許多優(yōu)點(diǎn)，是近來最為流行的研究方向，它利用了立體視覺的原理，模擬人類雙眼處理景物的方式，利用兩臺(tái)位置相對(duì)固定的攝像機(jī)，從不同角度同時(shí)獲取同一被測(cè)物體的兩幅圖像，通過計(jì)算空間點(diǎn)在兩幅

2、圖像中的對(duì)應(yīng)點(diǎn)之間像差----視差，通過重投影矩陣來獲取三維點(diǎn)坐標(biāo)。但是因?yàn)殓R頭視場(chǎng)大小和景深的限制，兩臺(tái)相機(jī)只能獲得某一視點(diǎn)的三維坐標(biāo)，而且由于環(huán)境光照形成的陰影，被測(cè)物體的自遮擋，一般雙目立體測(cè)量系統(tǒng)一次測(cè)量只能得到某一視點(diǎn)被測(cè)物體的表面數(shù)據(jù)，為了獲得對(duì)象的整個(gè)表面，須多角度，從不同的視點(diǎn)進(jìn)行多次測(cè)量，并將多次測(cè)量結(jié)果重疊在一起重建出完整表面，這種方式稱為多目成像。
　　論文主要目的是建立一套適合于人臉三維重建的多目成像系統(tǒng)，

3、將雙目立體成像擴(kuò)展到更多相機(jī)的情形，其要解決的核心問題實(shí)際上是實(shí)現(xiàn)多個(gè)面片數(shù)據(jù)的自動(dòng)拼合。因?yàn)闇y(cè)量系統(tǒng)從不同視點(diǎn)重建獲取的數(shù)據(jù)所在的坐標(biāo)系互不相同，需要研究如何將這些位于不同視角下的測(cè)量數(shù)據(jù)重疊在一起，雖然可以通過面片直接配準(zhǔn)來計(jì)算不同視角測(cè)量數(shù)據(jù)之間的坐標(biāo)變換關(guān)系，但在多目立體視覺中，可以通過攝像機(jī)標(biāo)定的方法來解決，實(shí)際上就是解決多目相機(jī)的標(biāo)定。
　　攝像機(jī)標(biāo)定是立體視覺中最基礎(chǔ)、最重要的組成部分，雖然文獻(xiàn)提出各種單目或雙目攝像

4、機(jī)標(biāo)定方法，但對(duì)于多目攝像機(jī)標(biāo)定方法相對(duì)較少，大體可以分為基于標(biāo)定物和攝像機(jī)自標(biāo)定兩類，前者通常選擇一維標(biāo)定物，精度較高，但對(duì)使用場(chǎng)景有限制；而自標(biāo)定方法雖然適合于各種場(chǎng)景，但一般魯棒性不足、精度不太高。論文第三章提出了一種4目相機(jī)標(biāo)定的算法，該方法基于張正友的平面標(biāo)定算法，使用方便，而且該算法可以擴(kuò)展到更多相機(jī)的情形，任意兩個(gè)相機(jī)都可以形成立體對(duì)。
　　論文的主要成果包括兩個(gè)方面：
　　一是構(gòu)建出一種人臉3D立體成像裝置。

5、該裝置是一套基于被動(dòng)視覺的多目立體成像系統(tǒng)，由4臺(tái)高分辨率的佳能EOS600D相機(jī)構(gòu)成。成像的過程可概述為：將相機(jī)分成了左右兩組，分別基于立體視覺的原理重建出左右兩側(cè)3D人臉；然后將左右兩側(cè)3D拼合成最終的3D人臉。
　　二是完成了左右3D人臉的拼合。論文通過擴(kuò)展雙目標(biāo)定技術(shù)，實(shí)現(xiàn)左右兩側(cè)3D人臉的自動(dòng)拼合。其基本思想是，首先獨(dú)立標(biāo)定左右兩個(gè)立體對(duì)（組），經(jīng)立體校正變換到各自的校正空間，然后將兩個(gè)校正空間視為立體對(duì)，從而計(jì)算出這兩