三维重建中的点云配准技术研究

发布时间：2022-04-28 21:00

　　当下,计算机软硬件性能不断提升,极大地推动了三维重建技术的发展。通常情况下,三维扫描设备每次只能重建出单一视角的三维点云,所以为了获得完整的点云模型,我们必须对不同视角的点云进行拼接,而这个拼接的过程就是点云配准。点云配准技术是三维重建中最重要的点云处理技术之一,它是通过计算两片三维点云之间的变换矩阵,从而将两片点云变换到同一坐标系下,实现点云重叠部分的拼接。本文主要对三维重建中的点云配准技术进行研究,首先将介绍点云配准基础,以及搭建实验系统、采集点云数据并进行预处理;然后对不同的点云粗配准方法进行研究;最后对基于ICP算法的点云精配准进行研究,并在点云两两配准的基础上实现多幅点云的连续配准。本文的主要内容和创新如下:1.介绍点云配准基础,主要包括点云和点云配准相关的概念、点云的获取方法、点云预处理、刚体变换的数学模型以及刚体变换矩阵的求解这几个方面。2.对点云粗配准方法进行研究,首先研究了两种基于RANSAC算法思想的点云粗配准算法,并对两种方法的配准效果和效率进行比较分析,针对这两种方法配准效率比较低的缺点,本文提出结合关键点提取技术对其进行改进。针对基于RANSAC思想的两种粗配... 

【文章页数】：83 页

【学位级别】：硕士

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点云分类

点云分类

电子科技大学硕士学位论文12（g）（h）图2-38幅格雷码图案。（a）第一幅格雷码图案；（b）第二幅格雷码图案；（c）第三幅格雷码图案；（d）第四幅格雷码图案；（e）第五幅格雷码图案（f）第六幅格雷码图案；（g）第七幅格雷码图案；（h）第八幅格雷码图案本文实验使用的相机分辨率为1024*768，所以在理想条件下可以采用10幅格雷码图案将图像分为210＝1024个竖直区域，其中每个区域的宽度为一个像素宽度，这样就可以保证竖直方向上格雷码值的唯一性。但这种情况下由于条纹过细，采集到的图像难以区分条纹边界，会出现大量解码错误的情况。通过实验对比，发现当投射如图2-3所示的8幅格雷码图像，将图像分为28=256个竖直区域，每个区域宽度为4个像素宽度时，重建效果最佳。向物体投射格雷码图案并用相机拍摄后，需要遍历拍摄后图案的每个像素点，并根据一定的方法判断该像素点投射的是白色还是黑色条纹，如果是白色条纹则码值记1，黑色条纹则码值记0。对于图像中的每个像素点，依次记录每幅图像上该点的码值，则可以得到由0、1组成的有序码值序列，这个过程即为格雷码解码。本文采用由Scharsterin[36]提出的正反格雷码的方法判断像素点的码值。该方法的具体操作为，向物体投射正常的格雷码图案之后，再向物体投射与原格雷码图案完全相反的图案，即把原来的黑色条纹换成白色条纹，原来的白色条纹换为黑色条纹。对于图像中的每个像素点，在正格雷码图案中的像素值记为,在反格雷码图案中的像素值记为,如果,则该点投射的是白色，码值为1，反之，码值为0。2.2.2.2相位码如上一小节所述,经过格雷码编解码，对于左图像上的任一像素点，根据码值相同的原则，可以将其对应点限定在右图像的一个竖直区域内，但该区域为4个像I(u,v)+I(u,v)-I(u,v


本文编号：3649523