基于双目立体视觉的三维重建技术研究与实现资料下载.pdf

1、基于双目立体视觉的三维重建技术研究与实现学科专业：钱富才教授梁炎明讲师摘要签名：三量缝_签名：氧宴才签名：絮薹!嗣三维重建是计算机视觉技术的主要内容之一，研究了由两幅或多幅二维图像恢复出被拍摄物体的深度信息的方法。其中基于两幅图像的双目视觉技术是一个研究热点。双目立体视觉模仿人眼与人类视觉的立体感知过程，从两个视点观察同一景物，以获取不同视角下的图像，通过三角测量原理计算图像像素间的位置偏差，以获取景物的深度信息。双目立体视觉技术在虚拟现实、机器视觉、多媒体教学、数字娱乐、产品外观设计、雕刻与建筑等领域都有着广泛的应用。本文在分析研究大量相关技术和文献的基础上，对立体视觉领域中的摄像机标定、立

2、体匹配、三维重建这三个关键技术进行了研究。主要研究如下：1 自制标定模板，用普通数码相机拍摄两幅不同角度的带有标定模板的手机照片。利用T s a i 两步法对照相机进行标定，求出了照相机的内外参数。2。对所拍摄的照片进行滤波、锐化等图像处理，采用基于特征的匹配方法，从两幅图像中分别提取特征点，然后利用极线约束等匹配准则对一幅图像中的特征点在另一幅图像中寻找匹配点。3 在已获得照相机的内外参数和完成左右图像的特征点匹配的基础上，根据立体视觉原理实现了对特征点的三维重建，给出了特征点的空间坐标。最后在计算机上通过O p e n G L编程将这些点显示出来，实现了手机的三维重建。关键词：立体视觉；摄

3、像机标定；立体匹配；三维重建：O p e n G LT i t l e：R E S E A R C HA N DI M P L E M E N T A T I O NO N3 DR E C O N S T R U C T I O NB A S E DO NB I N O C U L A RS T E R E OV I S I O NM a j o r：C o n t r o lT h e o r ya n dC o n t r o lE n g i n e e r i n gN a m e：L i m i nW A N GS u p e r v i s o r：P r o f F u c a

4、iQ I A NS i g n a t u r e：止血边憎s i g n a t u 阳：覃5 型蛳刎L e c t u r e rY a n m i n gL I A N GS i g n a t u r e：A b s t r a c tO n eo ft h em a i nc o m p o n e n to ft h ec o m p u t e rv i s i o ni S3 Dr e c o n s t r u c t i o n I ti St or e s t o r et h ed e p t hi n f o r m a t i o no fa l lo b j e

5、c tb Yt w oo rm o r et h a nt w oi m a g e so ft w o-d i m e n s i o n a l T h et e c h n o l o g yo fb i n o c u l a rs t e r e ov i s i o nb a s e do nt w oi m a g e si sah o tp o i n t T h eb i n o c u l a rs t e r e ov i s i o nh a sas t r o n gr e s e m b l a n c et ot h ev i s u a lp e r c e p

6、 t i o np r o c e d u r eo fm a n k i n d W ec a l lg e td i f f e r e n ti m a g e sw i t ht w od i f f e r e n tv i e wp o i n t sa n dt h e nc a l c u l a t et h ep o s i t i o nd e v i a t i o no fi m a g e sp i x e l sb a s e do nt r i a n g u l a rm e a s u r e F i l l a l l y，w ec a na t t a

7、i nt h ed e p t hi n f o r m a t i o no ft h eo b j e c t 1 kb i n o c u l a rs t e r e ov i s i o nw i d e l yu s e di nm a n yf i e l d ss u c ha sv i r t u a lr e a l i t y,m a c h i n ev i s i o 玛m u l t i m e d i ae d u c a t i o n，d i g i t a le n t e r t a i n m e n t,a p p e a r a n c ed e s

8、 i g no fi n d u s t r i a lp r o d u c t s，s c u l p t u r ea n da r c h i t e c t u r ee t e B a s e do nt h ea n a l y s i sa n dr e s e a r c ho fm u c ht e c h n o l o g ya n dl i t e r a t u r e sc o n c e r n e d,t h i sp a p e rs t u d i e st h eb a s i cp r o b l e m so fs t e r e ov i s u

9、a ld o m a i ns u c ha sc a m e r a c a l i b r a t i o n,s t e r e om a t c h i n ga n dt h e3 Dr e c o n s t r u c t i o na n dS Oo n。皿1 ec o r r e s p o n d i n gw o r ka r eg i v e na sf o l l o w s：I D ot h ec a l i b r a t i o nt e m p l a t eb yo u r s e l ft h e ns h o o tt w od i f f e r e

10、n ta n g l e si m a g e so ft h ec e l lp h o n ew i t hac a l i b r a t i o nt e m p l a t e W eu s et h eT s a i St w o-s t e pm e t h o df o rc a l i b r a t i o na n do b t a i n e dt h ei n t e r n a la n de x t e r n a lp a r a m e t e r s 2 P r o c e s st h e s ep h o t o sb yi m a g es m o o

11、 t h i n g，i n l a g es h a r p e n i n ga n do t h e ri m a g ep r e-p r o e e s s i n g W eU S et h eo p e r a t o rt oo b t a i nt h ef e a t u r ep o i n t so fb o t hi m a g e s W es e a r c ht h i si m a g e Sm a t c h i n gp o i n ti no t h e ri m a g eb a s e do nt h ee p i p o l a rl i n er

12、 e s t r i c t i o na n dS Oo n b a s e do nt h em a t c h i n gm e t h o do ff e a t u r e 3 B a s e do nt h er e s u l t so ft h ec a m e r a sc a l i b r a t i o na n df e a t u r ep o i n t sm a t c h i n g，w er e c o n s t r u c t e dt h ec h a r a c t e rp o i n t sa c c o r d i l l gt ot h ep

13、 r i n c i p l eo ft h es t e r e ov i s i o n，a n dg e tt h e3 Dc o o r d i n a t e so ft h ec h a r a c t e rp o i n t s A tl a s tw eu s eO p e n G Lp r o g r a mi nt h ec o m p u t e rt od i s p l a yt h e西安理工大学硕士学位论文d i s p e r s ep o i n t sa n di m p l e m e n tt h et h r e e d i m e n s i o

14、n a lr e c o n s t r u c t i o no ft h ec e l lp h o n e K e yw o r d s：s t e r e ov i s i o n；c a m e r ac a l i b r a t i o n；s t e r e om a t c h i n g；3 Dr e c o n s t u r c t i o n；O p e n G L独创性声明秉承祖国优良道德传统和学校的严谨学风郑重申明：本人所呈交的学位论文是我令人在导师指导下进行的研究工作及取得的成果t 尽我所知，除特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人的研究成果。与我一同工

15、作的同志对本文所研究的工作和成果的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并已致谢。本论文及其相关资料若有不实之处卜由本人承担一切相关责任论文作者签名：。王立囱。砌&年5 月拿目学位论文使用授权声明本人至五趣；在导师的指导下创作完成毕业论文。本人已通过论立的答辩，并已经在西安理工大学申请博士硕士学位三1 本人作为学位论文著作权拥有者，同意授权西安理工大学拥有学位论文的部分使用权j 一即；一1）已获学位的研究生按学校规定提交印刷版和电子版学位论文，学校可以采用影印、缩印或其他复制手段保存研究生上交的学位论文广可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索；2）为教学和科研目的，学校可以将公开的学

16、位论文或解密后的学位论文作为资料在图书馆、资料室等场所或在校园网上供校内师生阅读、浏览。本人学位论文全部或部分内容的公布（包括刊登 授权西安理工大学研究生部办理。（保密的学位论文在解密后。适用本授权说明 论文作考签名i j 三五敏：导师签名，细。塞年j 月罗日绪论1 绪论1 1 引言现实世界是三维的，但是我们所触及的几乎所有介质，印刷的、照片或影像，都是二维的。这是因为一般的摄影系统只能做到把三维的物体信息以二维的形式记录下来，这就使得大量的物体的三维信息丢失。随着计算机技术的发展，人们对信息的获取已经从传统的二维平面图像，转向了三维立体图像。三维重建正是在此情况下而提出的 1 1。三维重建是一项多学科的综合技术，它集计算机技术、计算机图形学、图像处理技术、信息合成技术、显示技术等诸多高新技术于一体。三维重建也是计算机视觉、模式识别、计算机图形学、视景仿真、虚拟现实、科学计算可视化等众多领域最