论文题目: 三维重构中关键算法研究
论文类型: 博士论文
论文专业: 计算机应用技术
作者: 王年
导师: 韦穗
关键词: 三维重构,图像匹配,摄像机标定,图割,平面结构信息,一维物体
文献来源: 安徽大学
发表年度: 2005
论文摘要: 计算机视觉的研究目标是从二维图像获取三维景物的结构信息,其过程是一个复杂的逆问题,需要借助各种优化技术和射影几何理论来解决,而且对噪声或离散化引起的误差极其敏感。图像匹配和摄像机标定是实现三维重构的基础,但二者的求解是病态问题,所以对其研究具有一定的理论意义和实用价值。本文认为,改进算法的着眼点应该是优化方法的寻求和约束条件的确定。在上述思路指导下,本文给出了基于图谱理论基础上的图像特征匹配、基于图割优化算法下的图像密集匹配、基于射影几何理论的摄像机自标定等算法。 本论文针对三维场景重构中关键步骤:图像匹配和摄像机标定展开研究,给出了如下匹配和标定算法: 1.基于图的Laplace谱的特征点匹配算法。根据两幅图像的特征点分别定义其Laplace矩阵,分析该矩阵的特征值及特征向量,构造特征点匹配矩阵。根据匹配矩阵元素的大小和位置信息,实现特征点匹配。并从理论上证明本算法在对图像作等距变换或相似变换下能获得精确匹配。真实实验表明该算法匹配精度可以达到80%以上。 2.基于图割优化的图像密集匹配算法。通过建立能量函数,把匹配问题转化为能量函数最小化问题;并构造网络,建立能量与网络割的容量之间的联系;最后利用图的网络流理论给出能量最小化解,从而获得图像匹配的视差数据。与目前已有的基于图割匹配算法比较,本算法将标号从1维向量推广到2维向量,适用于更一般情形下的视觉匹配,并且在全局上获得能量函数最小。真实实验表明该算法可以达到75%以上的准确率。 3.基于埸景平面结构信息的摄像机自标定算法。给出了场景中的平面与像平面的单应关系、绝对二次曲线及其图像,以及虚圆点对摄像机内参数的约束等显式形式。应用上述形式,给出了基于矩形、梯形和等边三角形等三种不同场景平面结构信息的摄像机自标定方法。实验结果表明,所给出的方法都具有
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第一章 绪论
1.1 图像匹配
1.1.1 稀疏视差匹配方法
1.1.2 密集视差匹配
1.2 摄像机标定
1.3 论文的主要研究内容及组织结构
第二章 基于图的Laplace谱的特征匹配
2.1 图谱基本理论
2.2 算法回顾
2.2.1 Scott和Longuet-Higgins的算法
2.2.2 Shapiro和Brady的算法
2.3 基于图的Laplace谱的匹配算法
2.4 理论分析
2.5 扰动分析
2.6 实验结果
2.6.1 算法验证
2.6.2 模拟实验
2.6.3 真实图像实验
2.7 本章小结
第三章 基于图割的图像密集匹配
3.1 图割基本理论
3.1.1 网络流
3.1.2 割
3.1.3 最大流最小割定理
3.2 能量函数的构造
3.3 网络的构造
3.4 能量函数的最小化
3.5 实验结果
3.6 本章小结
第四章 基于平面埸景结构的摄像机自标定
4.1 摄像机模型
4.1.1 成像原理
4.1.2 摄像机模型
4.2 虚圆点对摄像机内参数的约束
4.3 基于矩形的自标定方法
4.3.1 基于矩形的自标定方程
4.3.2 线性求解方法
4.3.3 非线性求解方法
4.3.4 模拟图像实验
4.3.5 真实图像实验
4.4 基于梯形的自标定方法
4.4.1 摄像机内参数的求解方法
4.4.2 模拟图像实验
4.4.3 真实图像实验
4.5 基于等边三角形的自标定方法
4.5.1 平面单应
4.5.2 无穷远直线(平面)、绝对二次曲线以及虚圆点的表示
4.5.3 摄像机标定
4.5.4 模拟图像实验
4.5.5 真实图像实验
4.6 本章小结
第五章 基于一维移动物体的双目装置自标定
5.1 平移运动
5.1.1 平移运动所在平面的虚圆点图像
5.1.2 内参数约束方程
5.2 一般刚体运动
5.3 数值算法
5.3.1 迭代求解C，C′
5.3.2 由C，C′求解K，K′
5.4 摄像机之间方位的标定
5.4.1 恢复空间点在摄像机坐标系中的坐标
5.4.2 求解双目摄像机之间的方位
5.5 实验结果
5.5.1 模拟图像实验
5.5.2 真实图像实验
5.6 本章小结
第六章 三维重构实现
6.1 图像匹配
6.2 求解摄像机内参数与外参数
6.2.1 鲁棒估计基本矩阵
6.2.2 求解摄像机内参数
6.2.3 求解摄像机外参数
6.3 三维重构
6.3.1 关键点3D重构
6.3.2 三角化并贴纹理显示
6.4 本章小结
第七章 总结及展望
参考文献
致谢
攻读博士学位期间发表的论文及参与的科研项目
发布时间: 2005-09-20
参考文献
- [1].多视几何和基于未标定图像的三维重构[D]. 杨敏.南京航空航天大学2003
- [2].多孔介质模型的三维重构研究[D]. 黄丰.中国科学技术大学2007
- [3].计算机视觉中三维重构的研究与应用[D]. 姜大志.南京航空航天大学2002
- [4].高分辨冷冻电镜三维重构埃瓦尔德球效应的研究[D]. 张小康.中国科学技术大学2012
- [5].海量数据点三维重构中一类关键问题研究[D]. 李晋江.山东大学2010
- [6].基于OpenGL的应力波原木内部腐朽断层图像三维重构研究[D]. 侯卫萍.东北林业大学2011
- [7].基于多视图的参数估计与形状重构[D]. 梁栋.安徽大学2002
- [8].SMT焊点图像处理及焊点三维质量信息提取技术研究[D]. 赵辉煌.西安电子科技大学2010
- [9].微（小）型物体视觉测量与重构方法研究[D]. 周朗明.武汉大学2013
- [10].手术规划软件（Hisense CAS）在肝母细胞瘤精准手术中的应用研究[D]. 张刚.青岛大学2017
相关论文
- [1].基于单幅编码图像三维场景不标定欧氏重构技术[D]. 张勇斌.合肥工业大学2004