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基于图像的多视图重建和纹理恢复

作　者: 孟维亮
导　师: 孙济洲
学　校: 天津大学
专　业: 计算机应用
关键词: 计算机视觉基于图像的三维重建相机标定纹理恢复对极几何三焦点张量
分类号: TP391.41
类　型: 硕士论文
年　份: 2006年
下　载: 245次
引　用: 2次
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内容摘要

利用数字图像提取纹理并进行三维重建是计算机视觉和数字摄影测量等领域的一个热点,在机器人视觉、三维测量等领域有着广泛的应用前景。利用数码相机拍摄一组有重叠特征的图像,并使用计算机视觉的理论,本文对规则形状的物体特别是由平面组成的物体进行基于图像的三维模型重建和纹理提取中涉及的关键问题进行深入研究,为使用图像进行三维模型重建和纹理校正探索一条可行的途径。在利用照片进行纹理映射时,需要去除其上的纹理的透视变形。现有的图像处理软件只能通过鼠标拖动来对图像进行拉伸,不能根据需要达到精确的定位。本文在单视图重建理论的基础上给出了纹理恢复的简单快速方法,生成的图像可用于3D建模时的纹理映射。以已经定标的相机为基础,3D模型可从两张视图进行重建。本文运用两视图重建的基本理论,并在求解单应矩阵的方法上进行改进,重建部分模型并从图中提取纹理校正后映射模型,取得了较好的重建效果。基于两视图重建的基本原理,推导出利用多张视图两两拼接进行物体的整体恢复理论并进行实现,也取得了较理想的效果。本文对三视图的重建也进行了研究,利用三张视图恢复出对应的三焦点张量和对应的基础矩阵以及相机参数矩阵。利用基础矩阵和相机外部参数矩阵以及相机内部参数矩阵可进一步恢复出物体的三维模型。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-7
第一章绪论  7-12
  1.1 基于图像的造型和绘制  7-8
  1.2 多视图几何发展现状和有待解决问题  8-10
  1.3 本文的工作和创新  10
  1.4 论文结构  10-12
第二章背景和相关工作  12-19
  2.1 计算机视觉  12-13
  2.2 三维重建方法  13-14
  2.3 射影几何和射影变换  14-16
    2.3.1 射影几何  15
    2.3.2 射影变换  15-16
  2.4 相机参数和相机定标  16-18
    2.4.1 相机的内部参数和外部参数  16-18
    2.4.2 相机定标  18
  2.5 本章小结  18-19
第三章单张视图恢复纹理  19-25
  3.1 求解单应矩阵H  19-21
  3.2 实现纹理恢复  21-24
    3.2.1 标点法  22-23
    3.2.2 标线法  23-24
  3.3 本章小结  24-25
第四章基于两视图重建的方法恢复物体三维模型  25-39
  4.1 两视图部分重建  25-35
    4.1.1 对极几何  25-28
    4.1.2 由本质矩阵恢复相机矩阵  28-30
    4.1.3 用改进的算法求解单应矩阵  30-32
    4.1.4 利用插值恢复纹理  32-33
    4.1.5 恢复部分模型的结果  33-35
  4.2 利用两视图进行整体恢复  35-38
    4.2.1 两视图整体合成的理论推导  35-37
    4.2.2 误差分析  37
    4.2.3 整体重建结果  37-38
  4.3 本章小结  38-39
第五章有关三视图重建法的研究  39-47
  5.1 三视图的性质和优点  39
  5.2 三焦点张量  39-44
    5.2.1 三焦点张量的计算  40-41
    5.2.2 由三焦点张量恢复基本矩阵  41-42
    5.2.3 恢复相机矩阵  42-43
    5.2.4 编码测试  43-44
  5.3 可行的误差处理方法  44-46
    5.3.1 代数最小化算法  44-45
    5.3.2 最小化几何距离  45
    5.3.3 一阶几何误差  45-46
  5.4 本章小结  46-47
第六章 IBMR系统和MATLAB实验测试  47-54
  6.1 IBMR系统  47-52
    6.1.1 系统的功能模块简介  47-49
    6.1.2 将MATLAB源文件编译成动态链接库  49
    6.1.3 在VC++中使用MATLAB 生成的动态链接库  49-50
    6.1.4 系统的其它关键技术  50-51
    6.1.5 系统的两视图重建基本功能简介  51-52
  6.2 在MATLAB下进行的实验测试  52-54
第七章结论与展望  54-56
  7.1 结论  54
  7.2 研究工作展望  54-56
参考文献  56-58
发表论文和科研情况说明  58-59
  发表的论文:  58
  参与的科研项目:  58-59
附录1 单张视图恢复纹理的MATLAB程序(主要部分)  59-66
附录2 有关求三视图T的MATLAB代码  66-70
附录3 符号和缩写说明  70-71
致谢  71

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