基于蟻群算法由直線光流場重建三維結(jié)構(gòu)的研究.pdf

1、從連續(xù)圖像序列中提取3D剛體表面特征后對剛體的運動及相對深度信息進行三維重建是計算機視覺領(lǐng)域中的一個研究熱點。本文主要研究基于直線特征的光流場重建三維剛體運動和結(jié)構(gòu)的計算理論和方法。
　　本文首先選擇了2D直線和3D直線的表示方法，將二維直線的參數(shù)對時間的導數(shù)定義為直線的光流速度，再將光流速度的導數(shù)定義為直線的光流加速度。然后推導出在透視投影模型下，3D剛體表面直線的旋轉(zhuǎn)運動參數(shù)與其在投影平面上的直線光流參數(shù)之間的運動關(guān)系，即直線

2、光流場方程組?；谶@個方程組只要穩(wěn)定地跟蹤連續(xù)三幅圖像中的兩條直線光流就可以通過解線性方程組求出3D剛體的旋轉(zhuǎn)角速度及加速度參數(shù)，進而求出平移運動速度，剛體相對深度信息，攝像機焦距等參數(shù)。
　　本文提出了基于蟻群算法的直線光流重建三維剛體運動與結(jié)構(gòu)的計算方法。該方法將3D剛體旋轉(zhuǎn)運動參數(shù)的誤差作為蟻群算法的目標函數(shù)，將3D剛體表面直線在投影平面上的直線光流參數(shù)作為蟻群算法模型的輸入，剛體旋轉(zhuǎn)運動的旋轉(zhuǎn)角速度和角加速度作為模型的輸出

3、，通過不斷調(diào)整蟻群算法模型的輸入?yún)?shù)及螞蟻搜索的循環(huán)次數(shù)使目標函數(shù)值最小，此時蟻群算法模型的輸出值即為3D剛體旋轉(zhuǎn)運動參數(shù)的最優(yōu)解。進而求出剛體的平移速度參數(shù)和空間直線坐標，實現(xiàn)了剛體的三維重建。該方法只要能夠穩(wěn)定獲取和跟蹤兩條平面直線參數(shù)即可重建剛體的旋轉(zhuǎn)運動、平移運動和相對深度信息。多組實驗表明該蟻群算法系統(tǒng)是穩(wěn)定的，具有較好的魯棒性能和計算誤差。
　　本文還對比分析了其他幾種常用的優(yōu)化求解方法，例如遺傳算法，粒子群算法，神經(jīng)