攝像機(jī)自標(biāo)定及三維重建方法研究.pdf

1、攝像機(jī)標(biāo)定是計(jì)算機(jī)視覺領(lǐng)域中從二維圖像獲取三維空間信息必不可少的步驟,被廣泛用于三維重建、導(dǎo)航、視覺監(jiān)控等領(lǐng)域,因此其相關(guān)理論研究目前已成為計(jì)算機(jī)視覺領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)之一.攝像機(jī)自標(biāo)定技術(shù)通過圖像本身的特征求解攝像機(jī)內(nèi)參數(shù),傳統(tǒng)的攝像機(jī)標(biāo)定技術(shù)是離線的,而攝像機(jī)自標(biāo)定技術(shù)是在線的,因此攝像機(jī)自標(biāo)定技術(shù)具有相當(dāng)大的理論價(jià)值和實(shí)用價(jià)值.該文充分利用攝像機(jī)不同運(yùn)動(dòng)下獲取的數(shù)據(jù)信息,使用合理的最優(yōu)化準(zhǔn)則,借鑒各種先進(jìn)的算法,進(jìn)行不同的攝像機(jī)運(yùn)動(dòng)下

2、的自標(biāo)定及三維重建理論研究.主要內(nèi)容包括:吳福朝—胡占義攝像機(jī)線性自標(biāo)定及三維重建算法與新攝像機(jī)線性自標(biāo)定及三維重建算法研究及其性能分析;從一運(yùn)動(dòng)組下的雙正交平面進(jìn)行攝像機(jī)自標(biāo)定及三維重建三種算法研究及其性能比較;基于模型用單視圖進(jìn)行攝像機(jī)自標(biāo)定及三維重建算法研究.并行于這些算法,我們進(jìn)行了有效的改進(jìn),不但減低了最小實(shí)現(xiàn)條件,而且計(jì)算大幅簡化、性能也有較明顯的提高.該文中假設(shè)攝像機(jī)模型為經(jīng)典的針孔模型,即攝像機(jī)內(nèi)參數(shù)矩陣為五參數(shù)模型.吳

3、福朝—胡占義的算法是利用每組運(yùn)動(dòng)下的匹配點(diǎn)對集合計(jì)算其極點(diǎn)與基本矩陣,在此基礎(chǔ)上最優(yōu)估計(jì)兩運(yùn)動(dòng)組下的單應(yīng)性矩陣,再求解內(nèi)參數(shù)陣,并進(jìn)而進(jìn)行三維重建.新算法同時(shí)利用單應(yīng)性矩陣和極點(diǎn)提供的信息,僅利用一運(yùn)動(dòng)組求解攝像機(jī)內(nèi)參數(shù)并進(jìn)行三維重建.新算法較吳福朝、胡占義算法有明顯改善,算法較簡單,運(yùn)行時(shí)間大大縮短,更適合在線標(biāo)定的場合.同時(shí),對這兩種算法進(jìn)行了真實(shí)圖像實(shí)驗(yàn),結(jié)果也證明新算法性能較好.從一運(yùn)動(dòng)組下的雙正交平面進(jìn)行攝像機(jī)自標(biāo)定及三維重建

4、算法,是利用運(yùn)動(dòng)組下兩正交平面上的點(diǎn)對集合最優(yōu)估計(jì)有限遠(yuǎn)平面單應(yīng)性矩陣和極點(diǎn),在此基礎(chǔ)上計(jì)算無窮遠(yuǎn)平面單應(yīng)性矩陣,從而求解內(nèi)參數(shù)陣,并進(jìn)行三維重建.根據(jù)求解極點(diǎn)的方法不同,分為三種不同算法,仿真實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明這三種算法的性能相差不大.基于模型用單視圖進(jìn)行攝像機(jī)自標(biāo)定及三維重建算法是在已知單視圖數(shù)字特征點(diǎn)與對應(yīng)模型位置的條件下,求解其單應(yīng)性矩陣和內(nèi)參數(shù)陣,最后進(jìn)行三維重建.該算法的仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果較前面的算法好,所需時(shí)間最短.應(yīng)當(dāng)指出的是,該算