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遥操作预测仿真环境构建中多视点视图合成方法研究

作　者: 李兵
导　师: 孙汉旭；贾庆轩
学　校: 北京邮电大学
专　业: 检测技术与自动化装置
关键词: 遥操作图像校正立体匹配 Delaunay剖分仿射变换
分类号: TP391.41
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 21次
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内容摘要

临场感能够增加遥操作系统中操作者对现场环境的感知能力,提高操作的准确性。而裸视立体显示技术使观察者无需佩戴任何辅助设备即可观察到真实场景的三维信息,是增强遥操作系统临场感的重要手段。目前,主流裸视立体显示系统多采用多视点视图并配合专用分光显示设备进行三维显示,使多个观察者同时从不同的位置观察到具有立体感的画面。因此,本文主要针对多视点视图合成方法展开研究,为构建具有深度沉浸感的遥操作系统奠定了坚实的基础。论文的主要研究工作如下：首先,本文研究了立体成像的基本理论和图像的校正方法。通过摄像机标定得到的内外参数,对图像进行畸变和立体校正,得到在水平方向上像素行完全对准的两幅图像,为下一步的图像立体匹配奠定基础。其次,本文研究了基于特征点提取的图像匹配方法。针对现有角点提取算法的不足,本文提出了一种MIC-Harris角点提取算法,其将MIC算子以及Harris算子的方法有效的结合起来,提高了角点提取的速率和质量；已提取到的角点为基础,本文使用基于奇异值分解的自适应图像匹配算法得到双目图像的视差图,从而实现了两幅图像的立体匹配。再次,本文研究了基于Delaunay三角剖分的视图变形方法。在现有Delaunay剖分算法的基础上,对其中的凸多边形生成算法以及LOP过程做了改进,提高了剖分的效率；利用剖分得到的三角网建立起图像之间的网格映射关系,并利用仿射变换关系对网格内部像素进行填充,从而合成新视点的图像。最后,基于上述理论,本文搭建了多视点视图合成的实验验证平台。在该平台上进行了现场图像的采集并合成新视点的视图,并引入现有图像合成算法与本文相关算法进行比较分析,从而检验本文算法的性能。实验结果表明,本文提出的多视点视图合成技术能够生成质量较高的新视图,并且具有较高的图像合成效率。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-9
第一章绪论  9-16
  1.1 课题的研究背景和意义  9-11
  1.2 课题关键技术的国内外研究现状分析  11-14
    1.2.1 图像立体匹配技术  12-13
    1.2.2 多视点视图合成技术  13-14
  1.3 课题的主要研究内容  14
  1.4 本文的组织结构  14-16
第二章立体成像理论与图像校正  16-30
  2.1 立体成像的基本理论  16-20
    2.1.1 摄像机模型  16-19
    2.1.2 对极几何与基础矩阵  19
    2.1.3 双目立体成像模型  19-20
  2.2 基于摄像机标定的图像校正  20-26
    2.2.1 摄像机标定方法的研究现状与分析  21-22
    2.2.2 基于棋盘平面的Zhang的两步标定法  22-25
    2.2.3 基于标定的图像立体校正  25-26
  2.3 实验结果  26-28
  2.4 本章小结  28-30
第三章图像立体匹配技术的研究  30-41
  3.1 特征点提取算法的研究  30-34
    3.1.1 角点检测算法的研究现状与分析  30-33
    3.1.2 MIC-Harris角点检测算法  33-34
  3.2 图像立体匹配算法的研究  34-39
    3.2.1 图像匹配方法的流程和研究现状  34-36
    3.2.2 基于奇异值分解的自适应图像匹配算法  36-38
    3.2.3 平行视图的视差图求取算法  38-39
  3.3 实验结果  39-40
  3.4 本章小结  40-41
第四章基于变形技术的视图合成技术的研究  41-51
  4.1 Delaunay三角剖分及其改进算法  41-45
    4.1.1 Delaunay准则和Delaunay三角网  41-42
    4.1.2 凸多边形生成算法以及LOP过程的改进  42-45
  4.2 基于极线对应和放射变换的图像插值算法  45-48
    4.2.1 视图间网格映射关系的确立  45-46
    4.2.2 基于仿射变换和极线对应的线性像素插值算法  46-48
  4.3 实验结果  48-49
  4.4 本章小结  49-51
第五章遥操作预测仿真环境下多视点视图应用方法的研究  51-59
  5.1 系统的硬件组成和软件流程  51-53
  5.2 视图合成实验的仿真过程  53-55
  5.3 实验结果分析  55-58
  5.4 本章小结  58-59
第六章总结与展望  59-60
参考文献  60-63
致谢  63-64
攻读学位期间发表的学术论文目录  64

遥操作预测仿真环境构建中多视点视图合成方法研究

内容摘要

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