基于虛擬高度線投影的三維重建技術(shù)研究.pdf

1、環(huán)境探索的關(guān)鍵是對(duì)三維環(huán)境的獲取，并有效的利用三維場(chǎng)景信息實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的應(yīng)用，如機(jī)器人導(dǎo)航、工業(yè)制造與檢測(cè)、虛擬場(chǎng)景等應(yīng)用領(lǐng)域。近年來(lái)，隨著三維重建技術(shù)的快速發(fā)展和廣泛應(yīng)用，許多應(yīng)用對(duì)獲取的三維環(huán)境信息的準(zhǔn)確性要求也越來(lái)越高。立體視覺(jué)作為三維場(chǎng)景重建的重要技術(shù)之一，以其測(cè)量準(zhǔn)確，快速等特點(diǎn)，已經(jīng)成為三維重建中的一個(gè)重要研究方向。而傳統(tǒng)的立體視覺(jué)方法是對(duì)立體圖對(duì)中公共視野區(qū)內(nèi)的每個(gè)象素進(jìn)行匹配，計(jì)算復(fù)雜度高，耗時(shí)較久，重建結(jié)果中存在大量冗余數(shù)

2、據(jù)。針對(duì)傳統(tǒng)方法存在的問(wèn)題，本文提出了基于虛擬高度線投影的三維重建方法。
　　 本文首先針對(duì)三維重建過(guò)程中涉及到的攝像機(jī)定標(biāo)、圖像幾何校正、立體匹配算法等關(guān)鍵算法做了一定程度的介紹。通過(guò)攝像機(jī)定標(biāo)獲取攝像機(jī)的內(nèi)部參數(shù)和外部參數(shù)，通過(guò)幾何校正使左右圖像中對(duì)應(yīng)的極線變成共線且平行于圖像掃描線，將匹配點(diǎn)的搜索范圍從二維降為一維。結(jié)合本文提出的三維重建模型，選取合適的立體匹配算法。
　　 然后詳細(xì)闡述了基于虛擬高度線投影的三維重

3、建方法。首先，將場(chǎng)景均勻柵格化，在柵格中引入虛擬高度線，并將其投影到立體視覺(jué)系統(tǒng)的立體圖對(duì)中產(chǎn)生投影線，將求解場(chǎng)景點(diǎn)高度值的問(wèn)題轉(zhuǎn)化為求證其投影點(diǎn)是否在投影線上和在水平視差搜索方向上具有最大相似測(cè)度的問(wèn)題；為減輕投影線量化誤差以及局部匹配窗口效應(yīng)的影響，將投影點(diǎn)在投影線上具有最大相似測(cè)度的條件降低至大于某個(gè)預(yù)設(shè)閾值并得到候選對(duì)應(yīng)點(diǎn)集，然后采用物體邊緣對(duì)其進(jìn)行特征優(yōu)化；最后采用制表法和盒濾波技術(shù)減少算法中的冗余因子，并對(duì)程序進(jìn)行超線程加速

4、。實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了該方法是有效的，比傳統(tǒng)方法有更高的準(zhǔn)確性，而且能夠滿足實(shí)時(shí)性的要求。
　　 空間分辨率和圖像分辨率對(duì)三維重建的結(jié)果具有較大影響，本文對(duì)此做了深入研究。在不同空間分辨率的情況下，通過(guò)大量的人工場(chǎng)景和自然場(chǎng)景實(shí)驗(yàn)對(duì)三維重建結(jié)果進(jìn)行了定性和定量分析，并提出了基于興趣柵格的金字塔式細(xì)化的重建方法，來(lái)獲得更準(zhǔn)確的三維重建結(jié)果以及更多的場(chǎng)景細(xì)節(jié)信息。對(duì)不同圖像分辨率的場(chǎng)景圖像進(jìn)行三維重建實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明圖像分辨率的提高可以