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基于双目立体视觉中的图像匹配方法和三维重建不确定性的研究

作　者: 潘华
导　师: 郭戈
学　校: 兰州理工大学
专　业: 检测技术与自动化装置
关键词: 立体视觉图像匹配梯度场相似性邻域膨胀三维重建不确定性多元分析扰动分析
分类号: TP391.41
类　型: 硕士论文
年　份: 2005年
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内容摘要

立体视觉是实现模式的自动识别即以计算机完成对视觉信息处理的科学,是基础研究和应用研究中重大的挑战之一。而图像匹配由于其涉及的问题众多,是立体视觉中最困难、最关键的一步,另外,为了认识影响3D重建精度的来源和规律,有必要引入三维重建的不确定性描述。本文提出基于梯度场相似性和邻域膨胀的快速图像匹配方法。用SUSAN法检测到我们感兴趣的特征——角点,改进的Scott和Longuet-Higgins方法完成角点的匹配。从一点的某邻域内梯度场相似性出发,利用极线约束完成全象素匹配。提出的邻域膨胀算法能有效处理多候选点的问题,与传统的利用连续性约束、匹配强度算法等相比能明显加快匹配速度,自适应邻域的匹配策略能够保证较高的精度和可靠性,算法受光照条件的影响较小且适合不同尺度图像。方法的多样性及采用的分析工具的不同,建立统一的误差分析模型并不现实。由于得到基于误差传播理论的重建不确定性显式公式并没有直观性,本文在介绍三维重建扰动分析模型的基础上,应用多元分析的统计方法研究了图像量化误差、匹配误差、标定误差等对重建精度的影响。向重建模型中输入高斯噪声进行扰动分析,这样有利于对不确定性的评定。对提出的匹配算法及重建不确定性研究的理论与方法,本文给出了仿真结果。验证了匹配算法的有效性并得出了重建不确定性研究的若干重要结论。

全文目录

第一章绪论  6-10
  1． 1 引言  6
  1．2 立体视觉系统及理论  6-8
  1．3 选题背景及文献综述  8-10
    1．3．1 选题背景  8
    1．3．2 文献综述  8-10
第二章相关数学基础及立体视觉理论  10-24
  2．1 引言  10
  2．2 矩阵的奇异值分解  10-11
    2．2．1 矩阵的奇异值  10
    2．2．2 奇异值分解定理  10-11
    2．2．3 奇异值分解的计算方法  11
  2．3 矩阵扰动分析  11-14
    2．3．1 概述  11-12
    2．3．2 线性最小二乘问题扰动理论  12-14
  2．4 不确定性基础  14-16
    2．4．1 概述  14
    2．4．2 多维不确定性分析  14-16
  2．5 立体成像模型  16-19
    2．5．1 透镜成像模型  16-17
    2．5．2 双目成像的基本原理  17-19
  2．6 摄像机模型及极线约束  19-23
    2．6．1 摄像机模型  19-21
    2．6．2 极线约束  21-23
  2．7 本章小结  23-24
第三章基于梯度场相似性和邻域膨胀的匹配算法  24-40
  3．1 引言  24
  3．2 SUSAN角点检测  24-27
    3．2．1 引言  24-25
    3．2．2 角点检测原则  25-27
  3．3 匹配策略提出的渊源  27-29
  3．4 Scott和Longuet-Higgins算法及其改进  29-30
    3．4．1 Scott和Longuet-Higgins算法  29-30
    3．4．2 Scott和Longuet—Higgins算法的改进  30
  3．5 匹配算法的实现  30-39
    3．5．1 算法总体思路  31-32
    3．5．2 匹配算法的具体实现  32-36
    3．5．3 仿真结果  36-39
  3．6 结论  39
  3．7 本章小结  39-40
第4章基于双目图像3D重建的不确定性研究  40-44
  4．1 引言  40
  4．2 重建不确定性分析  40-43
    4．2．1 重建扰动分析模型  40-41
    4．2．2 扰动分析模型  41-42
    4．2．3 扰动分析  42-43
  4．3 本章小结  43-44
第五章总结与展望  44-46
  5．1 论文总结  44
  5．2 工作展望  44-46
参考文献  46-48
致谢  48

基于双目立体视觉中的图像匹配方法和三维重建不确定性的研究

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