基于单目图像序列的场景稠密三维重建技术研究
[Abstract]:Scene 3D reconstruction based on image sequence is an important research topic in the field of computer vision. It uses the object's two-dimensional image sequence and the camera's inside and outside parameters to restore the object's three-dimensional information. Compared with the traditional method of obtaining 3D model by laser scanning or modeling software, 3D reconstruction method based on image sequence has fewer constraints, higher automation and lower cost. It is suitable for large scale scene reconstruction. Therefore, this method has a broad application prospect in reverse engineering, robot positioning and navigation, virtual reality, enhanced virtual environment, military and other fields. However, long-term practice shows that the 3D reconstruction method based on image sequence faces many difficulties, such as the complexity and inaccuracy of camera external parameter calibration technology, which can not provide accurate estimation of camera pose. Inaccurate feature matching results in the lack of accurate 3D information. In the face of non-cooperative environment, it is difficult to detect and match reliable feature point pairs in weak texture or texture repeat regions in image feature point detection and matching algorithm, which results in a large distortion of point cloud and surface level reconstruction. The appearance of void on the surface of the reconstructed target is serious, which becomes a prominent technical obstacle. In addition, it is difficult to match logarithm and operation speed of feature points in the process of image feature matching. The main contributions of this paper are as follows: (1) A camera pose tracking algorithm based on motion method is designed. SIFT algorithm is used to detect and match the image feature points. The five-point algorithm based on RANSAC framework is used to estimate the relative pose of the camera in two views, and the perspective N-point method based on RANSAC framework is used to track the position and pose of multi-view. The accuracy of pose estimation is improved effectively. (2) A dense 3D reconstruction method based on optical flow feedback is proposed, which can realize accurate and fast 3D 3D modeling. The TV-L1 optical flow algorithm is used to establish a more robust matching relation of the image points with the same name. The dense matching points are sampled and the sparse point clouds and initial grids are constructed. From the point of view of motion vision analysis, the solution of multi-view reconstruction is sought, and the reconstruction model is fed back to the reconstruction process, and the model deformation is driven by the deviation of each visual image. The rough and inaccurate original mesh surface is adjusted to the precise surface through dense non-rigid deformation. (3) under the unified equipment architecture, the (GPU) is used to match the optical flow in the reconstruction algorithm, and the image is synthesized. Grid adjustment and other parts of the parallel acceleration, significantly improve the real-time reconstruction algorithm. In this paper, an effective solution is proposed to solve the problems such as the precision of extrinsic parameter solution, the accuracy of feature matching, the density of 3D reconstruction and the real-time performance of reconstruction algorithm. The results of indoor real scene reconstruction prove the feasibility and accuracy of the proposed algorithm.
【学位授予单位】:北京工业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2016
【分类号】:TP391.41
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,本文编号:2322428
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