基于鱼眼图像的三维重建方法研究
发布时间：2021-02-07 11:22
随着技术的发展,鱼眼相机逐步走入人们的视野当中,鱼眼镜头凭借其成像更大,拍摄效率更高的优点,近年来发展快速,在许多领域都有很好的前景。但是鱼眼相机在众多领域中还处于发展摸索的阶段,很多技术不成熟,需要技术的更新和发展。利用鱼眼相机进行三维重建将会比普通相机效率更高,但是也伴随着很多技术上的难题。鱼眼镜头进行三维重建,主要是克服鱼眼镜头的成像方式与普通镜头不同,成像畸变更大的困难。本文主要针对鱼眼镜头标定算法提出改进,如何对鱼眼相机进行三维重建提出一些可行的方案。首先,对鱼眼相机进行标定技术的相关研究,鱼眼相机畸变过大,校正能否准确是一个影响结果的巨大因素。鱼眼相机的标定校准是研究鱼眼镜头最关键的技术,鱼眼图像成像视场角非常之大,如果在平面图上储存将会损失很多的有效成像,目前的经纬度映射校正的方法将鱼眼图像呈现在一个经纬度图上面,这种方法能保存所有有效像素,但是在精度方面结果很差。因此本文针对经纬度映射校正的方法,对鱼眼相机的标定进行了改进,使得图像既能够保存有效图像,又能够有较好的精度,最大化的实现所拍摄场景的二维还原。其次,对鱼眼全景相机的镜头相对位置解算方法进行研究,求出镜头之间固...
【文章来源】：沈阳工业大学辽宁省
【文章页数】：61 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
工业级鱼眼全景相机Fig.1.1IndustrialfisheyepanoramiccameraF
沈阳工业大学硕士学位论文2图1.1工业级鱼眼全景相机图1.2商业级鱼眼全景相机Fig.1.1IndustrialfisheyepanoramiccameraFig.1.2Commercialfisheyepanoramiccamera三维重建同样是近年来在许多领域发展潜力很大的一个研究方向，三维重建广泛的应用于测绘、医学、影视、军事等多个领域，能够很好的保存以及还原现实社会中的一些场景。目前能够进行三维重建的方式有很多种，普遍使用的是利用激光点云仪器、Kinect仪器、利用图像重建等多种方法。但是基本都是造价高昂、成本过高，其中利用图像建模的方法虽然没有利用仪器建模精度结果高，但是成本最低，是大众普遍接受的一种建模方法。利用图像建模在国内外已经有一些成熟的使用方案。这种技术在很多领域都有重大的研究意义和需求，在医学上，透视人体器官在以前是将二维的图像呈现在医生眼前，如果三维重建在这个方向能有突破，那对于诊断治疗精确度上将会是很大的提升，这对造福人类，提高人们对医学的研究，解决以往许多无法解决的难题都会是极大的福祉；在考古上，很多文物在出头之后会因为氧化而破坏，而利用三维重建能够很好的保护文物模型，甚至还原古代的建筑模型，为后人保存中华文明的痕迹和证据；在军事上，能够建立一个根据实际地形而形成的精细模型，在军事行动前能够提前熟悉地形，更加详细准确的根据地形安排战术，提前做好准备。在商业应用上，可以应用于房产行业，直接建立一个房屋内部结构模型，客户能够直接在手机端或电脑端看到房屋的实际结构，而不需要跑到实际场景中去观看，大大节省了双方时间，提供了极大的便利。还可以应用在旅游行业，祖国的大好河山种多，热爱旅游的人们没有足够的时间与精力去挨个体验，对于国外的著名风景由于其不低的消费也让许多消费者望而却步，对这些?
第1章绪论3着非常多的需求和应用。图1.3城市的三维重建Fig.1.3Citythree-dimensionalreconstruction结合鱼眼相机进行三维重建，正好能够避开普通相机视场角孝成像不够丰富、需要多次拍摄的缺点。鱼眼相机图像建模能够极大的提升拍摄效率，利用更少的图片来建立出场景更加丰富的模型。鉴于此，本文利用鱼眼全景相机，建立真实场景中的三维模型，对鱼眼相机进行三维建模提出一些可行性的方案和技术的研究。1.2国内外研究现状1.2.1鱼眼镜头标定国内外研究现状经过多年的发展，对于鱼眼图像的校正算法已经有了很多的研究成果，在一些算法上相对成熟。国外很多学者提出了先进的校正算法[1]，例如对非量测相机需要进行校正使用的方法，先在图像上手动选取特征，之后进行相机内外参数解算，然后使用Levenberg-Marquardt等算法对畸变系数结果进行一定优化；一种半自动的校正方法是先进行特征点的选取，再利用最小二乘法解算最优的畸变系数，这个方法主要也是针对于鱼眼相机的径向畸变；Scaramuzza提出的一种标定方法[2]，这个标定方法畸变系数是一个多项式展开式，假设光心汇聚于一点，使用二阶最小二乘计算多项式展开式的系数作为结果，获得相机内外部参数，之后使用SVD分解计算出最终参数；Kannala相机标定进行校正的方法[3]，主要是通过求取一个最小投影误差计算最合适的结果作为参数，首先对图形进行灰度处理，然后使用处理后的图像得到畸变图像，这个算法的畸变系数是一个通用的校正函数，其中有5个参数作为畸变系数结果。国内的学者对鱼眼图像校正也做了很多研究，鱼眼相机成像视场大，在正常的图像上无法存储，只能将非线性的鱼眼图像存储到经纬度图像上[4]，从而实现鱼眼图像的校正；一种校正算法是基于球面透视投影[5]，第
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于颜色空间变量的输电线图像分类及特征提取[J]. 周封,任贵新. 电力系统保护与控制. 2018(05)
[2]单幅圆形鱼眼图像的校正[J]. 张军,王志舟,杨正瓴. 计算机应用. 2015(05)
[3]基于双经度模型的鱼眼图像畸变矫正方法[J]. 魏利胜,周圣文,张平改,孙驷洲. 仪器仪表学报. 2015(02)
[4]基于视觉引导的工业机器人定位抓取系统设计[J]. 翟敬梅,董鹏飞,张铁. 机械设计与研究. 2014(05)
[5]一种通用的基于抛物面模型的鱼眼图像校正算法[J]. 周飚,赵鑫,齐志宏,杨进华. 长春理工大学学报(自然科学版). 2014(02)
[6]基于单位视球的鱼眼相机标定方法[J]. 林颖,龚小谨,刘济林. 浙江大学学报(工学版). 2013(08)
[7]基于SAD算法的立体匹配的实现[J]. 岳陈平,孟丽娅. 微型机与应用. 2013(06)
[8]基于圆分割的鱼眼镜头图像畸变校正算法[J]. 张琨,王翠荣. 东北大学学报(自然科学版). 2011(09)
[9]利用空间几何信息的改进PMVS算法[J]. 史利民,郭复胜,胡占义. 自动化学报. 2011(05)
[10]应用经纬映射的鱼眼图像校正设计方法[J]. 杨玲,成运. 工程图学学报. 2010(06)
博士论文
[1]双目立体视觉深度感知与三维重建若干问题研究[D]. 罗桂娥.中南大学 2012
硕士论文
[1]基于可见光和红外热像仪的双目视觉目标检测与定位[D]. 马永军.大连海事大学 2018
[2]基于立体视觉的自然场景三维模型计算[D]. 王隶桢.东南大学 2017
[3]基于Kinect深度传感器的三维重建技术研究[D]. 郑传远.陕西师范大学 2016
[4]基于双目视觉的三维重建与测量技术研究[D]. 戴宗贤.重庆大学 2014
[5]基于双目立体视觉的目标识别与定位[D]. 尚倩.北京交通大学 2011
本文编号：3022148
【文章来源】：沈阳工业大学辽宁省
【文章页数】：61 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
工业级鱼眼全景相机Fig.1.1IndustrialfisheyepanoramiccameraF
沈阳工业大学硕士学位论文2图1.1工业级鱼眼全景相机图1.2商业级鱼眼全景相机Fig.1.1IndustrialfisheyepanoramiccameraFig.1.2Commercialfisheyepanoramiccamera三维重建同样是近年来在许多领域发展潜力很大的一个研究方向，三维重建广泛的应用于测绘、医学、影视、军事等多个领域，能够很好的保存以及还原现实社会中的一些场景。目前能够进行三维重建的方式有很多种，普遍使用的是利用激光点云仪器、Kinect仪器、利用图像重建等多种方法。但是基本都是造价高昂、成本过高，其中利用图像建模的方法虽然没有利用仪器建模精度结果高，但是成本最低，是大众普遍接受的一种建模方法。利用图像建模在国内外已经有一些成熟的使用方案。这种技术在很多领域都有重大的研究意义和需求，在医学上，透视人体器官在以前是将二维的图像呈现在医生眼前，如果三维重建在这个方向能有突破，那对于诊断治疗精确度上将会是很大的提升，这对造福人类，提高人们对医学的研究，解决以往许多无法解决的难题都会是极大的福祉；在考古上，很多文物在出头之后会因为氧化而破坏，而利用三维重建能够很好的保护文物模型，甚至还原古代的建筑模型，为后人保存中华文明的痕迹和证据；在军事上，能够建立一个根据实际地形而形成的精细模型，在军事行动前能够提前熟悉地形，更加详细准确的根据地形安排战术，提前做好准备。在商业应用上，可以应用于房产行业，直接建立一个房屋内部结构模型，客户能够直接在手机端或电脑端看到房屋的实际结构，而不需要跑到实际场景中去观看，大大节省了双方时间，提供了极大的便利。还可以应用在旅游行业，祖国的大好河山种多，热爱旅游的人们没有足够的时间与精力去挨个体验，对于国外的著名风景由于其不低的消费也让许多消费者望而却步，对这些?
第1章绪论3着非常多的需求和应用。图1.3城市的三维重建Fig.1.3Citythree-dimensionalreconstruction结合鱼眼相机进行三维重建，正好能够避开普通相机视场角孝成像不够丰富、需要多次拍摄的缺点。鱼眼相机图像建模能够极大的提升拍摄效率，利用更少的图片来建立出场景更加丰富的模型。鉴于此，本文利用鱼眼全景相机，建立真实场景中的三维模型，对鱼眼相机进行三维建模提出一些可行性的方案和技术的研究。1.2国内外研究现状1.2.1鱼眼镜头标定国内外研究现状经过多年的发展，对于鱼眼图像的校正算法已经有了很多的研究成果，在一些算法上相对成熟。国外很多学者提出了先进的校正算法[1]，例如对非量测相机需要进行校正使用的方法，先在图像上手动选取特征，之后进行相机内外参数解算，然后使用Levenberg-Marquardt等算法对畸变系数结果进行一定优化；一种半自动的校正方法是先进行特征点的选取，再利用最小二乘法解算最优的畸变系数，这个方法主要也是针对于鱼眼相机的径向畸变；Scaramuzza提出的一种标定方法[2]，这个标定方法畸变系数是一个多项式展开式，假设光心汇聚于一点，使用二阶最小二乘计算多项式展开式的系数作为结果，获得相机内外部参数，之后使用SVD分解计算出最终参数；Kannala相机标定进行校正的方法[3]，主要是通过求取一个最小投影误差计算最合适的结果作为参数，首先对图形进行灰度处理，然后使用处理后的图像得到畸变图像，这个算法的畸变系数是一个通用的校正函数，其中有5个参数作为畸变系数结果。国内的学者对鱼眼图像校正也做了很多研究，鱼眼相机成像视场大，在正常的图像上无法存储，只能将非线性的鱼眼图像存储到经纬度图像上[4]，从而实现鱼眼图像的校正；一种校正算法是基于球面透视投影[5]，第
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于颜色空间变量的输电线图像分类及特征提取[J]. 周封,任贵新. 电力系统保护与控制. 2018(05)
[2]单幅圆形鱼眼图像的校正[J]. 张军,王志舟,杨正瓴. 计算机应用. 2015(05)
[3]基于双经度模型的鱼眼图像畸变矫正方法[J]. 魏利胜,周圣文,张平改,孙驷洲. 仪器仪表学报. 2015(02)
[4]基于视觉引导的工业机器人定位抓取系统设计[J]. 翟敬梅,董鹏飞,张铁. 机械设计与研究. 2014(05)
[5]一种通用的基于抛物面模型的鱼眼图像校正算法[J]. 周飚,赵鑫,齐志宏,杨进华. 长春理工大学学报(自然科学版). 2014(02)
[6]基于单位视球的鱼眼相机标定方法[J]. 林颖,龚小谨,刘济林. 浙江大学学报(工学版). 2013(08)
[7]基于SAD算法的立体匹配的实现[J]. 岳陈平,孟丽娅. 微型机与应用. 2013(06)
[8]基于圆分割的鱼眼镜头图像畸变校正算法[J]. 张琨,王翠荣. 东北大学学报(自然科学版). 2011(09)
[9]利用空间几何信息的改进PMVS算法[J]. 史利民,郭复胜,胡占义. 自动化学报. 2011(05)
[10]应用经纬映射的鱼眼图像校正设计方法[J]. 杨玲,成运. 工程图学学报. 2010(06)
博士论文
[1]双目立体视觉深度感知与三维重建若干问题研究[D]. 罗桂娥.中南大学 2012
硕士论文
[1]基于可见光和红外热像仪的双目视觉目标检测与定位[D]. 马永军.大连海事大学 2018
[2]基于立体视觉的自然场景三维模型计算[D]. 王隶桢.东南大学 2017
[3]基于Kinect深度传感器的三维重建技术研究[D]. 郑传远.陕西师范大学 2016
[4]基于双目视觉的三维重建与测量技术研究[D]. 戴宗贤.重庆大学 2014
[5]基于双目立体视觉的目标识别与定位[D]. 尚倩.北京交通大学 2011
本文编号：3022148
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