基于虛擬高度線投影的三維重建技術(shù)研究.pdf

1、環(huán)境探索的關(guān)鍵是對三維環(huán)境的獲取，并有效的利用三維場景信息實現(xiàn)相應(yīng)的應(yīng)用，如機(jī)器人導(dǎo)航、工業(yè)制造與檢測、虛擬場景等應(yīng)用領(lǐng)域。近年來，隨著三維重建技術(shù)的快速發(fā)展和廣泛應(yīng)用，許多應(yīng)用對獲取的三維環(huán)境信息的準(zhǔn)確性要求也越來越高。立體視覺作為三維場景重建的重要技術(shù)之一，以其測量準(zhǔn)確，快速等特點，已經(jīng)成為三維重建中的一個重要研究方向。而傳統(tǒng)的立體視覺方法是對立體圖對中公共視野區(qū)內(nèi)的每個象素進(jìn)行匹配，計算復(fù)雜度高，耗時較久，重建結(jié)果中存在大量冗余數(shù)

2、據(jù)。針對傳統(tǒng)方法存在的問題，本文提出了基于虛擬高度線投影的三維重建方法。
　　 本文首先針對三維重建過程中涉及到的攝像機(jī)定標(biāo)、圖像幾何校正、立體匹配算法等關(guān)鍵算法做了一定程度的介紹。通過攝像機(jī)定標(biāo)獲取攝像機(jī)的內(nèi)部參數(shù)和外部參數(shù)，通過幾何校正使左右圖像中對應(yīng)的極線變成共線且平行于圖像掃描線，將匹配點的搜索范圍從二維降為一維。結(jié)合本文提出的三維重建模型，選取合適的立體匹配算法。
　　 然后詳細(xì)闡述了基于虛擬高度線投影的三維重

3、建方法。首先，將場景均勻柵格化，在柵格中引入虛擬高度線，并將其投影到立體視覺系統(tǒng)的立體圖對中產(chǎn)生投影線，將求解場景點高度值的問題轉(zhuǎn)化為求證其投影點是否在投影線上和在水平視差搜索方向上具有最大相似測度的問題；為減輕投影線量化誤差以及局部匹配窗口效應(yīng)的影響，將投影點在投影線上具有最大相似測度的條件降低至大于某個預(yù)設(shè)閾值并得到候選對應(yīng)點集，然后采用物體邊緣對其進(jìn)行特征優(yōu)化；最后采用制表法和盒濾波技術(shù)減少算法中的冗余因子，并對程序進(jìn)行超線程加速

4、。實驗結(jié)果驗證了該方法是有效的，比傳統(tǒng)方法有更高的準(zhǔn)確性，而且能夠滿足實時性的要求。
　　 空間分辨率和圖像分辨率對三維重建的結(jié)果具有較大影響，本文對此做了深入研究。在不同空間分辨率的情況下，通過大量的人工場景和自然場景實驗對三維重建結(jié)果進(jìn)行了定性和定量分析，并提出了基于興趣柵格的金字塔式細(xì)化的重建方法，來獲得更準(zhǔn)確的三維重建結(jié)果以及更多的場景細(xì)節(jié)信息。對不同圖像分辨率的場景圖像進(jìn)行三維重建實驗。實驗結(jié)果表明圖像分辨率的提高可以