基于双目立体视觉的三维重建技术研究

发布时间：2017-05-08 14:13

  本文关键词：基于双目立体视觉的三维重建技术研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】： 随着计算机视觉的迅速发展,物体或景物三维模型重建技术日益重要。其中基于双目立体视觉的三维重建方法已成为计算机视觉领域研究的热点之一。 本文以Marr视觉理论为基础,分别对摄像机标定、特征提取、立体匹配、三维显示四个部分进行了讨论与研究,并在此基础上构建了一个实用的三维重建系统。 首先,在摄像机标定方面,对摄像机标定原理和常用方法进行了研究,根据实际具有的设备环境和课题的具体要求,采用了步骤简单、精度较高的Zhang氏平面标定法对重建平台摄像机进行标定。 其次,在立体匹配方面,采用了一种基于边缘约束的自适应立体匹配方法。首先通过对边缘点的精确匹配,有效避免了区域匹配在深度不连续区域匹配效果较差的缺陷;然后在边缘特征匹配的约束下,对非边缘点采用区域相关算法进行匹配,既缩小了匹配搜索空间,又保证了匹配的可靠性。另外,在相关匹配过程中,根据图像边缘能够准确反映图像纹理强度的特性,提出了一种基于边缘信息的自适应窗口生成算法。仅利用窗口中的边缘强度信息来确定匹配窗口大小,从而进一步提高了匹配的准确性。 最后,还研究了三维信息的获取与显示,通过对计算得到的空间离散点进行Delaunay三角剖分和纹理贴图两个步骤,将重建得到的三维物体在OpenGL中显示出来,实现了一个完整的三维物体重建系统。实验结果表明,重建的三维物体逼真,真实感强,视觉效果令人满意。
【关键词】：双目立体视觉 摄像机标定 特征提取 立体匹配 三维重建
【学位授予单位】：南京航空航天大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2009
【分类号】：TP391.41
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-12
• 第一章 绪论12-19
• 1.1 引言12
• 1.2 立体视觉理论研究12-14
• 1.2.1 视觉系统研究的三个层次12-13
• 1.2.2 视觉系统研究的三个阶段13
• 1.2.3 三维重建的关键技术13-14
• 1.3 基于立体视觉的三维重建14-16
• 1.3.1 国内外的研究状况14-16
• 1.3.2 三维重建在应用中存在的问题16
• 1.4 本文的研究内容和组织结构16-19
• 1.4.1 选题依据16-17
• 1.4.2 本文的研究思路及主要工作17
• 1.4.3 论文的组织结构17-19
• 第二章 摄像机标定原理和方法19-32
• 2.1 摄像机标定的基本原理19-23
• 2.1.1 参考坐标系19-21
• 2.1.2 摄像机模型21-22
• 2.1.3 需要标定的参数22-23
• 2.2 传统的摄像机标定方法23-28
• 2.2.1 直接线性变换方法（DLT 方法）23-24
• 2.2.2 Tsai 的两步法24-26
• 2.2.3 Zhang 氏平面标定法26-28
• 2.3 实验结果与分析28-31
• 2.4 本章小结31-32
• 第三章 特征提取32-39
• 3.1 常用的特征提取方法32-35
• 3.1.1 Harris 角点提取32-33
• 3.1.2 边缘提取33-35
• 3.2 基于 Canny 算子检测的特征提取算法35-38
• 3.2.1 双目立体视觉的特征提取35-36
• 3.2.2 实验结果与分析36-38
• 3.3 本章小结38-39
• 第四章 立体匹配39-49
• 4.1 立体匹配的基本内容39-42
• 4.1.1 匹配基元的选择40
• 4.1.2 约束条件40-41
• 4.1.3 测度函数41-42
• 4.2 立体匹配方法42-44
• 4.2.1 基于区域的立体匹配方法43
• 4.2.2 基于特征的立体匹配方法43-44
• 4.3 基于边缘约束的自适应立体匹配算法44-46
• 4.3.1 边缘点的匹配45
• 4.3.2 非边缘点的匹配45-46
• 4.4 实验结果与分析46-48
• 4.5 本章小结48-49
• 第五章 三维数据的获取与显示49-55
• 5.1 空间点的三维坐标计算49-50
• 5.2 Delaunay 三角化50-52
• 5.3 基于 OpenGL 平台的物体三维重建52-55
• 5.3.1 OpenGL 简介52-53
• 5.3.2 OpenGL 中的纹理题图53-55
• 第六章 系统实现55-60
• 6.1 三维重建系统的硬件组成55
• 6.2 三维重建系统的软件流程55-56
• 6.3 三维重建结果56-60
• 第七章 总结与展望60-62
• 参考文献62-66
• 致谢66-67
• 在学期间的研究成果及发表的学术论文67

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前6条

1 周富强,邾继贵,杨学友,叶声华;CCD摄像机快速标定技术[J];光学精密工程;2000年01期

2 徐奕,周军,周源华;立体视觉匹配技术[J];计算机工程与应用;2003年15期

3 杨长江,汪威,胡占义;一种基于主动视觉的摄像机内参数自定标方法[J];计算机学报;1998年05期

4 涂治红,桑农;用VC语言实现任意多边形的Delaunay完全三角剖分算法[J];计算机与数字工程;2005年01期

5 陈明舟,王仲,寇欣宇,张洪涛,尤强,叶声华;基于视觉技术的三维曲面非接触无损检测方法[J];无损检测;2001年09期

6 梁栋,刘春梅,王年,韦穗;基于遗传算法的射影重构[J];中国图象图形学报;2002年05期

  本文关键词：基于双目立体视觉的三维重建技术研究，，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：351275