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图像宽基线匹配与摄像机三维姿态估计算法研究

作　者: 朱福国
导　师: 周继鑫
学　校: 北京邮电大学
专　业: 通信与信息系统
关键词: 图像描绘子三维姿态估计仿射变换透视投影变换特征点匹配
分类号: TP391.41
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 49次
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内容摘要

图像宽基线立体匹配就是在由相同或者不同摄像机在不同投影系数,不同视角下采集图像中对三维空间中同一点进行对应。图像间的宽基线立体匹配是计算机视觉,图像模式识别领域的一个基本问题。在很多计算机视觉的应用算法中,该问题是否能够恰当的解决成为后续工作能否顺利进行以及整个算法性能的限制条件。本文选题来自国际科技交流与合作项目(2008DFA12300),主要对图像宽基线匹配以及摄像机三维姿态实时估计方法进行了研究。提出了一个高效的具有完全仿射不变性的图像特征点描绘子,描绘子算法由三部分构成：首先,对仿射摄像机模型进行姿态量化,并采用对模板图像离散余弦变换分解结合仿射变换线性化在每个姿态下快速建立一个均值图像构成整个描绘子；其次,通过将特征点图像和已注册描绘子匹配获得粗略的量化姿态；最后,采用图像配准的方法对姿态最优化。实验表明,该描绘子具有非常高的匹配效率和匹配精度,并且在实现完全仿射不变匹配的同时能够获得摄像机三维姿态。因此,该描绘子可以用于实时三维目标物匹配,即时定位与地图构建(SLAM),目标检测等。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-9
第一章绪论  9-17
  1.1. 研究背景  9-11
  1.2. 研究现状  11-14
  1.3. 本论文的主要内容  14-15
  1.4. 本文主要章节安排  15-17
第二章图像特征匹配  17-33
  2.1. 图像特征提取  17-22
    2.1.1. 尺度空间  17-18
    2.1.2. 常用图像特征及其描述方法  18-20
    2.1.3. 尺度不变特征检测  20-21
    2.1.4. 仿射不变特征检测  21-22
  2.2. 单向描述符  22-24
  2.3. 图像块的线性分解  24-29
    2.3.1. 图像块的PCA基图像线性表示  25-28
    2.3.2. 图像块的DCT基图像线性表示  28-29
  2.4. 图像扭曲函数线性化假设  29-30
  2.5. 描述符DCT快速算法  30-32
  2.6. 本章小结  32-33
第三章摄像机三维姿态空间量化  33-41
  3.1. 摄像机成像几何  33-34
  3.2. 投影摄像机模型  34
  3.3. 中心投影透视摄像机模型  34-35
  3.4. 仿射摄像机模型  35-36
  3.5. 局部仿射变换近似局部透视变换  36-37
  3.6. 仿射参数量化  37-39
  3.7. 本章小结  39-41
第四章姿态最优化方法  41-51
  4.1. 粗略姿态参数最优化的目标  41-42
  4.2. 梯度下降法  42-46
    4.2.1. Lucas-Kanade 算法  43-44
    4.2.2. 反向合成(Inverse compositional)算法  44-46
  4.3. 超平面近似(Hyperplane approximation)算法  46-49
  4.4. 本章小结  49-51
第五章实验及结果分析  51-57
  5.1. 描绘子匹配速度测试  51-53
  5.2. 描绘子匹配精度测试  53
  5.3. 算法所需存储空间测试  53-54
  5.4. 本章小结  54-57
第六章总结与展望  57-61
  6.1. 全文总结  57-59
  6.2. 未来研究工作展望  59-61
缩略语  61-63
参考文献  63-65
致谢  65-66
攻读学位期间发表的学术论文  66

图像宽基线匹配与摄像机三维姿态估计算法研究

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