基于雙目視覺的三維重建研究與實現(xiàn).pdf

1、雙目視覺三維重建是計算機(jī)視覺領(lǐng)域重要的研究內(nèi)容之一，在精密測量、機(jī)器人導(dǎo)航、虛擬現(xiàn)實等方面均得到了廣泛的應(yīng)用，對三維真實感建模具有非常重要的現(xiàn)實意義與理論研究價值。本文以提高雙目視覺系統(tǒng)的自動化程度為目標(biāo)，對三維重建過程中的圖像預(yù)處理、相機(jī)標(biāo)定、特征提取與匹配、三維重建等一系列關(guān)鍵問題進(jìn)行了深入研究。
　　首先，本文分析了雙目視覺中圖像之間本身存在的對極幾何約束關(guān)系與解算方法，以及對基本矩陣進(jìn)行精度優(yōu)化的方法。其次，使用在不同位置

2、及姿態(tài)下的標(biāo)定圖像進(jìn)行相機(jī)標(biāo)定。通過將像素級與子像素級角點(diǎn)方式下的標(biāo)定精度進(jìn)行對比，得出匹配點(diǎn)精度對標(biāo)定結(jié)果的影響，然后通過分析對比高分辨率與低分辨率圖像的標(biāo)定結(jié)果，得出相機(jī)本身存在的畸變因素會給相機(jī)標(biāo)定精度帶來不利影響，特別是在高分辨率圖像下，這種影響會更突出。
　　再次，針對任意紋理、黑白棋盤格的定位與匹配進(jìn)行了分析，通過本文方法均取得了良好的匹配效果。針對無法直接進(jìn)行區(qū)分的非編碼點(diǎn)，本文對非編碼點(diǎn)進(jìn)行提取之后采用橢圓擬合的方

3、式對其進(jìn)行定位，由于像素的量化作用、基本矩陣的解算誤差以及橢圓擬合過程中不可避免的舍入誤差等因素，通過本文分析可知，匹配點(diǎn)一定位于相應(yīng)對極線的誤差帶中。如果只采用兩幅視圖對非編碼點(diǎn)進(jìn)行匹配的話，必然存在大量一對多的情形。為了避免這種情況的出現(xiàn)，本文使用三幅視圖，通過在誤差帶的相交位置尋找匹配點(diǎn)。實驗結(jié)果表明，在保證匹配點(diǎn)數(shù)目的同時，匹配點(diǎn)可以精確到唯一正確匹配點(diǎn)。
　　另外，本文提出了一種通過彩色線條方式進(jìn)行重建的方法，通過塊劃分

4、的方式構(gòu)建方差圖并對每個像素進(jìn)行顏色量化，在抑制噪聲的同時，可以很好的提取線條所在區(qū)域。根據(jù)曲率的不同，使用直線與B樣條的方式對細(xì)化后的線條進(jìn)行表達(dá)，通過解方程的方式得到亞像素級精度交點(diǎn)坐標(biāo)。根據(jù)交點(diǎn)的位置關(guān)系及周圍顏色信息進(jìn)行匹配并重建。通過平整度及圓度兩個標(biāo)準(zhǔn)對該方法的重建精度做出評價。結(jié)果表明，通過使用該方法，其重建精度可以達(dá)到毫米級。
　　最后通過匹配點(diǎn)進(jìn)行三維重建，并通過點(diǎn)云與曲面的方式對重建結(jié)果進(jìn)行展示，均得出了良好的