基于圖像的測量及三維重建研究.pdf

1、該論文主要以結(jié)構(gòu)化場景的圖像為對象,圍繞單視測量、攝像機標定以及三維重建等方面的實際問題,進行了比較深入的研究.主要內(nèi)容包括:1.提出了通過單幅圖像進行平面測量的三種新方法并比較了這些方法的測量精度.第一種方法直接利用直線的對應(yīng)關(guān)系來計算空間平面與圖像間的單應(yīng)矩陣;第二種方法先利用兩個相互垂直方向上的消隱點構(gòu)造一個仿射變換矩陣,然后通過場景中的參考距離獲得歐氏度量信息;第三種方法是利用射影變換保持交比不變的性質(zhì)來計算空間距離與圖像線段長

2、度間的變換關(guān)系.此外,還給出了從單幅圖像測量點到直線的距離、直線間的夾角、平面圖形的面積等的方法.2.提出了兩種由參考平面單應(yīng)矩陣和垂直方向消隱點恢復(fù)攝像機攝影矩陣的方法,并在此基礎(chǔ)上提出了三種恢復(fù)場景歐氏度量信息的新方法.一是參考平面上物體高度的測量方法;二是垂直于參考平面的平面幾幾何信息的度量方法;三是任意平面內(nèi)幾何信息的度量方法.此外,還首次提出了由單幅圖像測量某些規(guī)則物體的體積和表面積,以及恢復(fù)場景中其它幾何參數(shù)的方法.3.證明

3、了當場景中存在長度相等或比值已知的直線段時,可以提供新的關(guān)于攝像機內(nèi)參數(shù)的約束,并從消隱點和圓環(huán)點的角度對此進行了深入分析.提出了一種求解攝像機外部參數(shù)和攝影矩陣的簡便方法,并由此恢復(fù)出場景的三維幾何結(jié)構(gòu),同時給出了一個完整場景的三維重建結(jié)果.4.提出了一種由矩形圖像線性求解攝像機內(nèi)外參數(shù)的方法.該方法不需要知道矩形的幾何信息,也不涉及圖像匹配問題.另外,還提出了在相差一個比例因子意義下,恢復(fù)矩形歐氏度量的線性方法.5.提出并證明了下述

4、命題:一是在變參數(shù)攝像機模型下,如果沒有任何可以利用的場景信息,則無法通過兩幅純平移圖像進行仿射重建;二是如果場景中含有一張平面和一對平行直線,或者場景中含有兩張平行平面,則從兩個平移視點下的圖像可以線性地對場景進行仿射重建.6.提出了一種利用場景中的幾何約束關(guān)系,通過兩幅圖像對結(jié)構(gòu)化場景進行重建的方法.該方法的主要特點在于:一是通過一種RANSAC機制從二維圖像直接檢測場景中的主平面;二是提出了一種簡單的、由單應(yīng)矩陣引導(dǎo)的直線匹配方法