旋轉(zhuǎn)立體視覺(jué)方法研究.pdf

1、相對(duì)于傳統(tǒng)立體視覺(jué)，旋轉(zhuǎn)立體視覺(jué)具有標(biāo)定次數(shù)少、成本低、易于對(duì)物體實(shí)現(xiàn)整體重建等優(yōu)點(diǎn)。 本文針對(duì)旋轉(zhuǎn)立體視覺(jué)進(jìn)行了比較全面的研究，包括基于旋轉(zhuǎn)立體視覺(jué)的特征點(diǎn)匹配算法、三維重建算法、自標(biāo)定算法。首先，本文在研究圖像的特征點(diǎn)匹配算法時(shí)，利用旋轉(zhuǎn)立體視覺(jué)的固有空間特性改進(jìn)了傳統(tǒng)的SIFT特征點(diǎn)匹配算法。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，改進(jìn)后的SIFT算法降低了特征點(diǎn)的誤匹配率。其次，根據(jù)旋轉(zhuǎn)立體視覺(jué)中各攝像機(jī)坐標(biāo)系的特殊空間關(guān)系，本文通過(guò)設(shè)定世界坐標(biāo)

2、系的位置，提出了兩種基于旋轉(zhuǎn)立體視覺(jué)的重建算法。一種是通過(guò)設(shè)定世界坐標(biāo)系的一個(gè)軸與旋轉(zhuǎn)軸重合，另一種是使世界坐標(biāo)系的一坐標(biāo)平面與我們用于手工標(biāo)定的標(biāo)定板平面平行。本文通過(guò)計(jì)算機(jī)仿真和實(shí)際實(shí)驗(yàn)對(duì)算法分別進(jìn)行了驗(yàn)證，結(jié)果驗(yàn)明了算法的可行性。再者本文根據(jù)極點(diǎn)成像原理，推導(dǎo)了攝像機(jī)的極點(diǎn)坐標(biāo)、內(nèi)參數(shù)與旋轉(zhuǎn)矩陣之間的關(guān)系，進(jìn)而得到一種旋轉(zhuǎn)立體視覺(jué)的外參數(shù)自標(biāo)定方法。即先通過(guò)在一個(gè)方位對(duì)攝像機(jī)進(jìn)行手工標(biāo)定得到攝像機(jī)內(nèi)參數(shù)；然后，獲取同一物體在兩個(gè)方

3、位的成像圖片的極點(diǎn)坐標(biāo)，通過(guò)對(duì)極點(diǎn)、攝像機(jī)內(nèi)參數(shù)和旋轉(zhuǎn)矩陣的關(guān)系計(jì)算出旋轉(zhuǎn)軸方向向量；由極點(diǎn)、攝像機(jī)內(nèi)參數(shù)和旋轉(zhuǎn)軸在攝像機(jī)坐標(biāo)系下的平移矢量的關(guān)系計(jì)算出旋轉(zhuǎn)軸在攝像機(jī)坐標(biāo)系下的平移矢量；最后根據(jù)之前得到的旋轉(zhuǎn)軸方向向量和旋轉(zhuǎn)軸在攝像機(jī)坐標(biāo)系下的平移矢量計(jì)算出攝像機(jī)外參數(shù)矩陣。 由于旋轉(zhuǎn)立體視覺(jué)只需要一臺(tái)攝像機(jī)就可以完成對(duì)物體的全方位拍攝，同時(shí)基于旋轉(zhuǎn)立體視覺(jué)的外參數(shù)自標(biāo)定方法只需對(duì)攝像機(jī)從一個(gè)方位上進(jìn)行標(biāo)定就可獲得攝像機(jī)處于任一