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基于旋转平台的物体表面三维重建研究

作　者: 陈西
导　师: 黎宁
学　校: 南京航空航天大学
专　业: 通信与信息系统
关键词: 三维重建旋转平台摄像机标定特征点提取特征匹配
分类号: TP391.41
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

三维信息提取与重建技术是计算机视觉领域中的重要研究内容,在机器人视觉、工业制造以及影像诊断等多个领域具有广阔的应用前景。本文对基于旋转平台下的三维重建方法进行了研究,分别对系统设计、摄像机标定、特征点提取与匹配、三维信息重建四个部分进行了讨论与分析,主要完成了以下的工作:1、自主设计了基于旋转平台的视觉系统。该系统由单个摄像机、标准光学旋转平台、图像采集和图像处理系统组成。2、提出并实现了一种新的基于消失点的摄像机自标定方法,主要利用正方形模板的两组相互正交方向的消失点。实验结果表明,新方法标定精度高而可靠,使用起来简单而方便。3、研究了Harris角点特征提取算法。在特征匹配阶段,首先对所提取角点进行相关匹配、松驰法匹配,接着再引入RANSAC方法将匹配的结果进一步求精,得到比较精确的匹配点。4、计算得到转台位于不同角度时图像对匹配点的三维坐标后,通过对各角度测量结果的三维数据多视拼合,得到了待测物体完整的三维数据。实验结果表明,重建的三维物体逼真,真实感强,并能够展示各个方向视角的三维模型,视觉效果令人满意。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-11
第一章绪论  11-16
  1.1 计算机视觉的研究概况  11-13
  1.2 选题依据和研究思路  13-14
    1.2.1 选题依据  13-14
    1.2.2 研究思路  14
  1.3 论文主要内容和结构安排  14-16
第二章旋转平台视觉系统设计  16-25
  2.1 引言  16
  2.2 视觉系统测量原理  16-19
    2.2.1 立体视觉理论原理  16-17
    2.2.2 旋转平台测量原理  17-19
  2.3 旋转平台视觉系统设计  19-24
    2.3.1 视觉系统硬件设计  19-22
    2.3.2 视觉系统软件流程设计  22-24
  2.4 本章小结  24-25
第三章摄像机标定  25-32
  3.1 引言  25-26
  3.2 基本原理  26-27
  3.3 摄像机内参数求解方法  27-29
    3.3.1 由正方形模板确定消失点  27-28
    3.3.2 摄像机内参数的线性求解方法  28-29
  3.4 实验结果及分析  29-31
  3.5 结论  31-32
第四章基于图像对的三维重建  32-54
  4.1 引言  32
  4.2 角点特征的检测  32-40
    4.2.1 角点的定义  32
    4.2.2 Harris 角点检测算法  32-34
    4.2.3 SUSAN 角点检测算法  34-36
    4.2.3 MIC 角点检测算法  36-38
    4.2.4 几种检测算法的比较分析  38-40
  4.3 特征点的立体匹配  40-49
    4.3.1 引言  40-41
    4.3.2 对极几何原理  41-46
    4.3.3 本文的特征匹配算法及验证  46-49
  4.4 匹配点的三维数据获取  49-53
    4.4.1 计算旋转矩阵R 和平移向量t  49-52
    4.4.2 计算匹配点的三维坐标  52-53
  4.5 本章小结  53-54
第五章物体三维信息的重建与显示  54-61
  5.1 三维数据的多视拼合  54-56
    5.1.1 数据拼接  54-56
    5.1.2 数据融合  56
  5.2 重建结果与显示  56-61
    5.2.1 测试实例一  56-59
    5.2.2 测试实例二  59-61
第六章总结与展望  61-63
  6.1 总结  61-62
  6.2 工作展望  62-63
参考文献  63-69
致谢  69-70
在学期间的研究成果及发表的学术论文  70

基于旋转平台的物体表面三维重建研究

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