三维图像的滤波与配准算法研究

发布时间：2017-03-28 20:14

  本文关键词：三维图像的滤波与配准算法研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：三维重建是逆向工程中的重要一环,也是计算机视觉领域的一个重要研究内容。在三维重建的过程中,所获取的物体表面的三维数据不可避免的存在着不合理的噪声,同时由于受到测量角度的限制,需要从不同的角度去获取物体表面的三维数据,所以三维图像的滤波与配准处理显得尤其重要。论文对三维图像数据的滤波与配准算法以及相关问题进行研究。针对三维图像的滤波问题,本文首先研究了Laplacian滤波、Taubin滤波和Curvature滤波算法,然后在Laplacian滤波算法基础上,考虑到点与点之间的距离的影响程度,提出了一种改进的加权Laplacian滤波算法,可以在一定程度上保持图像原有特征信息,抑制形变的发生。本文利用了法向量以及它们之间的夹角,并引入Laplacian算子作为偏移系数,在中值滤波算法的基础上提出了一种基于法向量的改进中值滤波算法,可以在保持图像特征信息的同时得到良好的滤波效果。最后将几种滤波算法的实验结果进行分析比较。针对三维图像的配准问题,本文首先研究了ICP配准算法,然后对该算法的每个阶段进行分析,并通过实验选择了不同阶段所采用的方法。针对数据点的数量庞大不利于运算以及选取的对应点对特征不明显等问题,在ICP算法基础上提出了基于特征提取的改进ICP算法,先对三维图像数据进行关键点提取,然后根据关键点的特征描述子的相似性选取对应点对,进而采用四元数法来估计刚体变换矩阵进行配准。最后将算法的实验结果进行分析比较,证明本文算法的收敛速度更快、配准效果更好,并且具有较好的稳定性。
【关键词】：三维图像 滤波 特征提取 配准
【学位授予单位】：西南科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TP391.41
【目录】：

• 摘要4-5
• abstract5-8
• 1 绪论8-16
• 1.1 课题研究背景及选题意义8-10
• 1.2 国内外研究现状10-14
• 1.2.1 三维图像滤波算法的研究现状10-12
• 1.2.2 三维图像配准算法的研究现状12-14
• 1.3 论文主要开展的工作14
• 1.4 论文的结构安排14-16
• 2 三维图像数据处理的相关技术16-33
• 2.1 k-最近邻域搜索16-20
• 2.2 法线估计20-23
• 2.3 三维几何变换23-26
• 2.4 刚体变换及其参数求解26-32
• 2.4.1 刚体变换矩阵26-28
• 2.4.2 刚体变换矩阵的求解28-30
• 2.4.3 四元数法30-32
• 2.5 本章小结32-33
• 3 三维图像的滤波算法33-52
• 3.1 几种滤波算法33-41
• 3.1.1 Laplacian滤波33-37
• 3.1.2 Taubin滤波37-39
• 3.1.3 Curvature滤波39-41
• 3.2 改进的加权Laplacian滤波41-43
• 3.2.1 选取新的权值42
• 3.2.2 更新点的位置42-43
• 3.3 基于法向量的改进中值滤波43-47
• 3.3.1 更新法向量44
• 3.3.2 计算点的偏移量44-45
• 3.3.3 计算偏移系数45-46
• 3.3.4 更新点的位置46-47
• 3.4 三维图像的滤波算法实验结果对比与分析47-51
• 3.5 本章小结51-52
• 4 三维图像的配准算法52-81
• 4.1 ICP算法52-64
• 4.1.1 ICP算法简介52-54
• 4.1.2 ICP算法过程分析54-63
• 4.1.3 ICP算法收敛性分析63-64
• 4.2 基于特征提取的改进的ICP算法64-74
• 4.2.1 基本思路64-65
• 4.2.2 NARF关键点提取65-67
• 4.2.3 特征描述子67-74
• 4.3 三维图像的配准算法实验结果及分析74-80
• 4.4 本章小结80-81
• 结论81-83
• 致谢83-84
• 参考文献84-89
• 攻读学位期间发表的与学位论文内容相关的学术论文及研究成果89

  本文关键词：三维图像的滤波与配准算法研究，由笔耕文化传播整理发布。

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本文编号：272953