基于單幅編碼圖像三維場景不標定歐氏重構技術.pdf

1、本論文主要針對機器視覺中編碼結構光的產(chǎn)生、更靈活的不標定三維重構技術進行研究.提出了基于單幅二維圖像的不標定自適應三維歐氏重構方法,該方法通過一個內外參數(shù)均未知且變化可調的攝像機攝取三維場景的圖像,利用單幅圖像就可恢復該三維場景的三維坐標數(shù)據(jù),重構三維場景的三維形貌.基于當前國際上的研究現(xiàn)狀,以及課題來源的要求,本論文確定了以下兩個方面作為主要的研究內容:(1)研究偽隨機彩色空間編碼三維場景特征化技術.即通過對三維場景表面進行偽隨機彩色

2、空間編碼,并根據(jù)偽隨機編碼的一個重要屬性--窗口特性,使三維場景表面上的每一個采樣點都可以被唯一辨識,解決三維表面重構時匹配點識別難題.(2)三維場景不標定自適應重構的算法.對于不同的或變化的場景,攝像機的內部參數(shù)與外部參數(shù)可能需要調整,如對于不同的光強需要調整光圈的大小,對于不同的景深需要調整焦距的長短,甚至需要調整攝像機的光軸與編碼投影系統(tǒng)的光軸之間的傾角,以使采樣范圍正好落在被照明的范圍內.本論文研究了在這種系統(tǒng)參數(shù)可變且未知的情

3、況下,如何通過空間編碼投影系統(tǒng)所提供的幾何約束,不需標定,在歐氏空間重構三維場景.具體的研究方法如下:利用可編程彩色LC D投影儀、彩色數(shù)碼攝像機與計算機圖像處理設備組成編碼結構光三維場景視覺重構系統(tǒng);利用LCD可編程特性,研究合適的偽隨機空間彩色編碼方法,如研究偽隨機編碼的窗口大小、測量視場、編碼密度、空間分辨率、三維重構精度等.在三維重構的方法上,把彩色編碼結構光投影儀作為一個逆向的攝像機予以考慮,使整個視覺系統(tǒng)就可以視為含有兩個攝

4、像機的典型的雙目立體系統(tǒng),并假定投影儀的內部參數(shù)需要事先標定,但攝像機的內外參數(shù)可以任意改變,且未知.在算法上,采用層次化思想,在四個幾何層次上建立視覺系統(tǒng)的成像模型,實現(xiàn)三維場景的重構.在實驗方法上,通過調整攝像機的內部參數(shù)(如焦距、鏡頭孔徑大小等)以及攝像機與LCD投影儀之間的相對位置和方向來驗證不標定系統(tǒng)參數(shù)、自適應重構三維場景方法的正確性.用傳統(tǒng)的標定方法重構三維場景,與不標定重構結果進行對比,驗證不標定方法的可靠性.用不標定方