28284.基于影像邊緣提取和三維重建的點云增強研究

1、北京建筑工程學(xué)院碩士學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明本人鄭重聲明：所呈交的學(xué)位論文，是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下，獨立進行研究工作所取得的成果。除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，本論文不含任何其他個人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的作品成果。對本文的研究做出重要貢獻的個人和集體，均已在文中以明確方式標明。本人完全意識到本聲明的法律結(jié)果由本人承擔(dān)。學(xué)位論文作者簽字：多虧艮日期：2011年06月15日北京建筑工程學(xué)院碩士學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書本人完全了解學(xué)校有關(guān)學(xué)位論文知識產(chǎn)

2、權(quán)的規(guī)定，在校攻讀學(xué)位期間論文工作的知識產(chǎn)權(quán)屬于北京建筑工程學(xué)院，允許論文被查閱和借閱。學(xué)校有權(quán)保留論文并向國家有關(guān)部門或機構(gòu)送交論文紙質(zhì)版和電子版，可以將本學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進行檢索，可以采用影印、縮印、或掃描等復(fù)制手段保存和匯編學(xué)位論文。校俐幣簽名：磁一“Zotf年6月力日校外導(dǎo)師簽名：年月日燦，1，日量可：／弘轢嘭戳惲脊倒瀘／嬲嬲摘要三維測量是最近幾年興起的一門測量技術(shù)，跟傳統(tǒng)的測量方式比起來，具有諸如信息量大

3、、可視化程度高等優(yōu)勢。預(yù)計這種測量方式將會成為未來的空間信息展示和重現(xiàn)的重要手段。結(jié)構(gòu)光測量是三維測量系統(tǒng)中的杰出代表，它采用非接觸式測量，通過向被掃描物體投射光柵，由光柵的形變獲得被掃描物體表面的深度信息，從而完成對物體三維信息的采集。本文針對結(jié)構(gòu)光在掃描物體的光滑曲面時精度很高，而對物體的關(guān)鍵邊緣特征如槽、臺階等無法精確測量的情形，結(jié)合雙目立體視覺測量，設(shè)計了一整套由結(jié)構(gòu)光標定、影像預(yù)處理、影像邊緣特征提取、影像特征匹配、特征重建等

4、部分組成的實驗流程，可以對結(jié)構(gòu)光測量系統(tǒng)采集到的立體像對進行處理，進而得到物體邊緣特征的三維空間信息，生成被掃描物體的特征部分點云，對結(jié)構(gòu)光測量系統(tǒng)采集到的點云進行增強。本文重點介紹了由立體像對提取物體特征部分的三維信息并重建出特征點云過程中的關(guān)鍵理論和技術(shù)，利用結(jié)構(gòu)光系統(tǒng)掃描的老北京城模型立體像對進行了實驗和研究。在結(jié)構(gòu)光原理部分，對結(jié)構(gòu)光光柵測量進行了深入研究，熟悉了結(jié)構(gòu)光測量的數(shù)學(xué)模型和坐標系轉(zhuǎn)換；在特征點提取部分，對特征的提取進

5、行了簡要概述，對三種常用的特征點提取算子：Moravec算子、Forstner算子和Harris算子進行了細致的介紹，通過對老北京城模型的立體像對的實驗結(jié)果比較和分析得出了一些有益的結(jié)論；在影像匹配部分，著重探討了灰度匹配，核線約束匹配和最小二乘精匹配，還簡要介紹了金字塔影像匹配策略和金字塔影像的生成。影像特征的提取是影像匹配的基礎(chǔ)，特征點提取的精確度對匹配的結(jié)果有直接的影響。這里對特征點提取的準確要求更高，因此本文選用對特征點提取精確

6、度更高的Forstner算子進行實驗。利用歸一化相關(guān)系數(shù)法進行影像粗匹配，記錄并保留下粗匹配的特征點坐標，計算出相關(guān)系數(shù)的值。在此基礎(chǔ)上采用核線匹配，利用同名點必然位于同名核線上的原理，剔除誤匹配點對，再利用最小二乘法對影像進行精匹配。視具體情況還可以選擇生成影像的金字塔圖像，在金字塔策略的條件下對影像進行多層匹配；匹配完成之后，針對復(fù)雜邊緣物體，把結(jié)構(gòu)光測量得到的三維數(shù)據(jù)和雙目立體測量重建得到的三維數(shù)據(jù)融合起來得到物體完整的三維坐標值