運動粒子群三維軌跡獲取方法研究.pdf

1、自然場景中存在著很多可以抽象為三維空間中運動粒子群的現(xiàn)象，例如空中飛翔的鳥群、昆蟲群以及水中游弋的魚群等等。研究這些現(xiàn)象對于揭示動物的群體行為規(guī)律有著重要的意義。目前對這些現(xiàn)象的研究主要是基于肉眼觀察，使得研究停留在理論假設、數(shù)學模擬的階段。若能夠得到它們的三維運動軌跡，對揭示這些自然現(xiàn)象背后隱藏的機理有著重要的意義。
　　為了獲取這些粒子狀的三維運動群體，我們首先提出了一種基于相對極線運動的方法來求解立體匹配問題。該方法利用相對

2、極線運動的兩個原則：1)真正的對應點始終在對方的極線上；2)在矯正過的立體圖像中，真正的對應點在垂于極線方向的速度分量始終相等；來重建包含三維粒子群的動態(tài)場景。該方法通過二維投影點軌跡匹配來解決立體匹配中暈倒的不確定性問題(一個投影點在另外一個相機平面上有若干個對應點)。并且在該方法的基礎之上，我們提出了一種新的動態(tài)結(jié)構(gòu)光，該結(jié)構(gòu)光由運動的點組成。實驗結(jié)果表明，該方法可有效地重建包含三維運動粒子群的動態(tài)場景，所提出的動態(tài)結(jié)構(gòu)光能夠用于獲

3、取沒有紋理的表面的三維結(jié)構(gòu)。
　　基于相對極線運動的方法最大的缺點就是強烈依賴于圖像平面上投影點軌跡跟蹤的性能。若圖像平面上跟蹤的投影點軌跡是錯誤的，那么將使三維重建結(jié)果產(chǎn)生巨大的誤差。注意到軌跡重建問題中，立體匹配與物體跟蹤實際上是相互耦合的，我們提出了一種基于全局優(yōu)化的方法來同時解決這兩個問題。該方法將可能對應的一對投影點看成是一個“配對”，把原軌跡重建問題則轉(zhuǎn)化為配對選擇的問題，然后通過優(yōu)化一個代價函數(shù)，得到最優(yōu)的配對序列。