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基于旋转平台的物体表面三维重建研究

作　者: 尹茂东
导　师: 方漪
学　校: 青岛大学
专　业: 计算机应用技术
关键词: 旋转平台圆柱标定等效测量单应矩阵数据融合
分类号: TP391.7
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
下　载: 265次
引　用: 1次
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内容摘要

本文对基于旋转平台的物体表面三维重建方法进行了研究。我们的测量装置由一个旋转平台和一台固定的摄像机组成，物体可随旋转平台旋转运动，摄像机固定不动。对该系统进行研究，具体研究内容如下：1．图像采集与匹配。设计了每当旋转平台逆时针(或顺时针)旋转一定角度进行一次图像采集的采集方案，完成图像序列的采集；为了有效地提取信息，设计了图像序列分组方案；对于分组后的图像，采用基于网格点相邻关系建立二维表格的网格点匹配算法进行图像匹配。2．系统标定。由于系统中旋转平台的旋转轴与标定物所确定的世界坐标系的任意一条轴不重合，需要单独标定旋转轴，本文利用单应矩阵方法，使用立方体标定块完成了旋转轴标定。为了简化标定过程，制作了圆柱标靶，便于将圆柱与旋转平台同轴放置，在标定摄像机的同时标定旋转轴，简化了标定过程。3．三维重建与数据融合。建立了将单个摄像机的测量等效为多个摄像机测量的等效模型并将极线约束应用于测量过程，在旋转角度已知条件下完成物体局部三维重建；利用透视投影及物体只做旋转运动的特性，推导了旋转角度未知情况下求解三维点坐标的方法；设计实现了物体局部重建后三维数据点集之间的数据融合算法。利用本文设计的系统分别对椭圆形茶盒、多面体茶盒进行重建和三维数据融合，实验结果表明该系统可以较好的重建出物体轮廓。

全文目录

摘要  2-3
Abstract  3-5
第一章引言  5-15
  1.1 物体表面三维重建方法研究背景  5-6
  1.2 基于旋转平台的三维重建方法综述  6-15
第二章系统结构及原理  15-37
  2.1 系统结构  15-17
  2.2 图像采集与处理  17-19
  2.3 系统标定  19-32
    2.3.1 摄像机模型  20-22
    2.3.2 立方体标定块方式  22-30
    2.3.3 圆柱标靶方式  30-32
  2.4 图像匹配  32-37
    2.4.1 图像特征点匹配  32-34
    2.4.2 极线约束剔出误匹配  34-37
第三章三维重建与数据融合  37-46
  3.1 局部重建  37-43
    3.1.1 旋转角度己知条件下的重建  37-39
    3.1.2 旋转角度未知条件下的重建  39-43
  3.2 数据融合  43-45
  3.3 数据融合实验  45
  3.4 总结  45-46
第四章系统测试  46-52
  4.1 测试方案  46
  4.2 测试实例一  46-48
  4.3 测试实例二  48-50
  4.4 测试实例三  50-52
结论  52-53
参考文献  53-57
攻读学位期间的研究成果  57-58
致谢  58-59

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