双目立体视觉中弱纹理平面3D结构提取算法研究与系统实现

发布时间：2021-12-15 23:41

　　人造环境中精确的平面结构提取算法在三维重建和机器人导航应用中有着重要作用。然而,弱纹理平面的检测在计算机视觉领域中始终面临着深度估计不准确的挑战。本文对传统的双目立体匹配方法和图像直线段检测方法进行了深入研究,并结合计算机视觉中的两视图几何原理,提出了一个基于直线的多平面结构拟合算法,同时实现了一套基于平面单应的三维重建系统。该系统和方法针对室内弱纹理场景,从双目图像对中提取空间平面3D结构并计算深度,有效避免了传统立体匹配方法在弱纹理区域中寻找对应点产生歧义的问题。本文的研究内容主要分为初始视差估计、图像直线段提取、基于可见性约束的直线段图模型构建、基于直线的多平面结构检测以及基于马尔科夫随机场的空间平面区域分割。（1）初始视差估计与图像直线段提取。本文利用对图像边缘区域较为敏感sobel算子并结合census方法来计算像素点的匹配代价,从而既快速又精确地获取了边缘区域的视差;再采用基于区域生长的直线段提取方法获取了图像边缘区域的直线段,进而为平面结构拟合奠定了基础。（2）基于可见性约束的直线段图模型构建。本文利用Delaunay三角剖分算法,结合所提出的的可见性约束,创新性地提出了... 

【文章来源】：北京邮电大学北京市 211工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：79 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图１－１根据两视图计算三維空间点??

将会丢失一维信息，这维信息所表示的便是深度信息，因此无法从摄像机单一的??图像中利用几何原理精确地获取每个像素点的深度信息。然而如果利用摄像机通??过不同视角拍摄到的两幅或两幅以上的图像，即可重新恢复深度数据。如图１－１，??三维空间点Ｘ到左右两个像平面上的投影分别是Ｘ和若仅仅根据左侧像平面上??的点Ｘ，只能知道三维空间点Ｘ位于射线ＣＣ上，不知道其确定位置；但再结合另一??幅视图上的对应点Ｖ，在根据两时刻相机之间的旋转和平移ｔ即可通过三角测量??计算出三维空间点Ｘ的准确位置。??图１－１根据两视图计算三維空间点??２??

地与场景进行交互。以此设计的游戏己经逐步在全球各地兴起，受到了业界广泛??的关注。另外，增强现实或虚拟现实技术还能够辅助电视剧或电影拍摄时演员的??表演，以及丰富影视作品后期的特效制作。如图１－３展示了利用２１０６张图片对??罗马斗兽场的三维重建结果，其内包含了?８１９２４２个三维空间点。??办翁．．??ｆｒ??－??图１－３罗马斗兽场三维重建示意图［７］??从技术层面来说，深度计算与三维重建技术对于深入理解环境的三维信息，??精确计算物体的形状结构与摄像的相对位移有着重要作用，因此是计算机视觉领??域不可忽视的重要一环。在现实应用方面，如交通、体育、医疗、文化、娱乐等??产业中，深度计算与三维重建技术也己经发挥着重要作用。同步定位与地图绘制、??医疗三维彩影、虚拟现实等产品的出现极大地提高了人们的物质文化生活水平，??尚有更多的产品处于实验室构想、研发、测试阶段。深度计算与三维重建技术的??深入研宄是科学界以及业界关注的焦点。??４??


本文编号：3537358