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基于双目立体视觉的多相机三维重建技术实现

作　者: 孙静
导　师: 郑永果
学　校: 山东科技大学
专　业: 计算机应用技术
关键词: 双目立体视觉摄像机标定统一坐标系立体匹配三维重建点云
分类号: TP391.41
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 233次
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内容摘要

物体的三维重建问题是虚拟现实和三维可视化领域的研究热点。论文主要研究物体三维数据点云的实现技术。以双目立体视觉的基本原理作为理论依据,构建由多台CMOS摄像机构成的双目立体视觉实验系统,开展了立体标定、匹配和三维点云数据生成,处理等的研究实现过程。论文主要工作如下：(1)通过对几种摄像机标定技术对比分析,确定采用基于2D平面方格点的摄像机标定方法。在此基础上,构建自己的实验平台,使摄像机环绕物体一周,拍摄图像并标定出每个相机的内部参数及两两相机之间的结构参数。(2)经过两两相机之间的标定,求出的透视投影矩阵并不是相对同一个世界坐标系的。首先利用两两相机之间的相对旋转关系,求出每个相机针对统一世界坐标系的旋转关系。其次用求得的统一旋转关系,求出统一平移关系。然后对每两幅图像进行极线校正,使变换后的图像对具有平行外极线。最后用Harris角点提取得到的匹配点对作为种子点集,采用区域增长算法形成稠密视差图。(3)以两两图像之间形成的稠密视差图为基础,通过三角形法计算匹配点对的三维坐标。将结果拼接,得到高密度杂乱点云。设计实现了基于八叉树与四叉树模型的降采样算法,使用此算法对点云进行了降采样处理。最后通过三种噪声度,去除了浮于点云表面的错误点。

全文目录

摘要  5-6
ABSTRACT  6-10
1 绪论  10-16
  1.1 引言  10
  1.2 双目立体视觉  10-11
  1.3 基于双目立体视觉的三维重建  11-13
  1.4 本文的主要研究内容  13-16
2 双目立体视觉中的摄像机标定技术  16-30
  2.1 立体视觉中的摄像机透视投影模型  16-21
  2.2 基本的摄像机标定方法  21-23
  2.3 基于2D平面方格点的摄像机标定  23-26
  2.4 实验结果分析  26-29
  2.5 本章小结  29-30
3 坐标系统一和立体匹配  30-47
  3.1 旋转关系统一  30-31
  3.2 平移关系统一  31-36
  3.3 立体匹配  36-45
  3.4 实验结果分析  45-46
  3.5 本章小结  46-47
4 三维重建  47-64
  4.1 稠密点云形成  47-49
  4.2 点云数据处理  49-59
  4.3 算法实现与描述  59-63
  4.4 实验结果分析  63
  4.5 本章小结  63-64
5 总结与展望  64-66
致谢  66-67
参考文献  67-71
攻读硕士学位期间主要成果  71

基于双目立体视觉的多相机三维重建技术实现

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