相机标定和三维重建中球体的应用

论文摘要

计算机视觉是人工智能研究的热点,其主要目的就是使计算机拥有近似人类的视觉捕获系统。三维重建是其中非常重要的一个分支,是利用物体的二维图像恢复出物体的三维空间信息的过程。相机的标定是很多计算机视觉应用的基础,它提供了计算机视觉中非常重要的相机内外部参数。本文对相机的标定做了深入的分析研究,并在此基础上提出了一种利用球体的特性进行相机标定的新方法。此外,本文做了大量实验对此方法进行验证,取得了较为理想的实验结果。本文还对三维重建的基本原理和常用方法做了详细的分析研究,提出了利用球体的特性完成三维重建的新方法。搭建了新的三维重建系统,完成了三维重建实验,取得很好的效果。本文首先介绍了计算机视觉的一些基础知识,包括经典的相机标定方法和三维重建方法。接下来分析论证了球体在计算机视觉中的一些特性,尤其是其中存在的两个double-contact关系,然后介绍了利用double-contact关系进行椭圆拟合的新方法。最后详细介绍了如何利用球体特性完成的相机标定和三维重建,并用实验对其进行说明。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 计算机视觉概述
• 1.2 研究现状及应用
• 1.3 论文结构及作者完成的工作
• 第二章 相机标定
• 2.1 相机成像模型
• 2.2 使用定标板的标定方法
• 第三章 三维重建
• 3.1 三维测量技术概述
• 3.1.1 被动式非接触测量技术
• 3.1.2 主动式非接触测量技术
• 3.2 结构光技术
• 3.3 三角测距原理
• 第四章 球体在计算机视觉中的特性
• 4.1 double-contact 关系
• 4.2 IAC 与球轮廓投影之间的 double-contact
• 4.3 内切椭圆与球轮廓之间的 double-contact
• 第五章 椭圆的拟合
• 5.1 亚像素边缘检测
• 5.2 拟合
• 5.2.1 具有较完整椭圆轮廓的拟合
• 5.2.2 只有少部分椭圆轮廓的拟合
• 第六章 使用球体的相机标定和三维重建新方法
• 6.1 相机标定
• 6.1.1 利用球体相机标定
• 6.1.2 相机标定实验
• 6.1.3 相机定标外部参数精度实验
• 6.2 三维重建
• 6.2.1 三维重建原理
• 6.2.2 实验及分析
• 6.2.3 重建精度分析
• 第七章 总结及展望
• 7.1 全文总结
• 7.2 工作展望
• 致谢
• 参考文献