基于結(jié)構(gòu)光和雙目視覺的三維重構(gòu)(150510)

1、基于結(jié)構(gòu)光與雙目視覺的三維重構(gòu)技術(shù)研究 報(bào) 告 人：XXX2015年5月10日應(yīng)用現(xiàn)狀應(yīng)用現(xiàn)狀實(shí)現(xiàn)流程實(shí)現(xiàn)流程關(guān)鍵技術(shù)點(diǎn)和難點(diǎn)關(guān)鍵技術(shù)點(diǎn)和難點(diǎn)1 相機(jī)標(biāo)定2 立體匹配3 雙目測(cè)距4 點(diǎn)云重構(gòu)除了雙目測(cè)距關(guān)鍵技術(shù)點(diǎn)關(guān)鍵技術(shù)點(diǎn)難點(diǎn)難點(diǎn)雙目測(cè)距原理雙目測(cè)距原理 小孔成像模型在構(gòu)建三維測(cè)量模型中起著決定性作用，可以把它理解為視覺測(cè)量技術(shù)大廈的根基。雙目測(cè)距原理雙目測(cè)距原理各坐標(biāo)系關(guān)系示意圖三角法測(cè)量模型三角法測(cè)量模型()clccrcclrcxxfzxBxfzyyyfzlcccB xxdB hydB fzd相機(jī)標(biāo)定相機(jī)標(biāo)定 相機(jī)標(biāo)定：主要是獲得相機(jī)幾何參數(shù)和光學(xué)參數(shù)（內(nèi)部參數(shù)）以及相機(jī)相對(duì)于世界坐標(biāo)系的

2、空間位置、方向關(guān)系（外部參數(shù)）的過程。相機(jī)標(biāo)定結(jié)果的精度直接影響著計(jì)算機(jī)視覺的精度定義分類1 傳統(tǒng)標(biāo)定2 基于主動(dòng)視覺的標(biāo)定3 自標(biāo)定相機(jī)標(biāo)定相機(jī)標(biāo)定圖像坐標(biāo)系與像素坐標(biāo)系圖像坐標(biāo)系與相機(jī)坐標(biāo)系相機(jī)坐標(biāo)系與世界坐標(biāo)系相機(jī)標(biāo)定相機(jī)標(biāo)定其中：內(nèi)部參數(shù)矩陣 ： K 外部參數(shù)矩陣：M1相機(jī)標(biāo)定相機(jī)標(biāo)定張正友法 張正友在 1998 年提出了一種基于棋盤格模板的相機(jī)標(biāo)定方法成為相機(jī)標(biāo)定研究的經(jīng)典之作。這種方法由兩部分組成，首先對(duì)相機(jī)的參數(shù)進(jìn)行估計(jì)，再用優(yōu)化函數(shù)進(jìn)行迭代求精。 Tsai 標(biāo)定算法 這種標(biāo)定算法需要一個(gè)精確定制的3D 標(biāo)定靶。操作過程是首先獲取該標(biāo)定靶塊的圖像，并提取出圖像上的角點(diǎn)特征，然后根

3、據(jù)角點(diǎn)坐標(biāo)與其對(duì)應(yīng)空間點(diǎn)的世界坐標(biāo)計(jì)算出攝像機(jī)的內(nèi)、外參數(shù)。激光輔助標(biāo)定法激光輔助標(biāo)定法立體匹配立體匹配定義 立體匹配就是在兩幅圖像的匹配基元之間建立對(duì)應(yīng)關(guān)系的過程，它是雙目體視中最關(guān)鍵、困難的一步。方法區(qū)域匹配、特征匹配和相位匹配立體匹配立體匹配 立體匹配求解本身是個(gè)病態(tài)問題，需要通過一些附加信息或約束條件才能得到近似解。立體匹配的約束主要包括搜索范圍的尋找和相似度計(jì)算這兩個(gè)方面。主要包括如下： 極線約束：極線約束：極線約束主要利用了空間點(diǎn)的投影在對(duì)應(yīng)兩幅圖像的極線上這一條件。 唯一性約束：唯一性約束：一幅圖像上的一點(diǎn)只能與另一幅圖像上的一點(diǎn)對(duì)應(yīng)，而不能與多點(diǎn)對(duì)應(yīng)。視差的連續(xù)性約束：視差的連

4、續(xù)性約束：除了遮擋區(qū)域和一些視差不連續(xù)的區(qū)域外，其他的區(qū)域視差的變化是平滑的,變化不大。 視差一致性約束：視差一致性約束：在左右視差圖中，若左圖像的某一點(diǎn)的視差和以此視差對(duì)應(yīng)的右圖像目標(biāo)像素的視差相同,則滿足視差一致性約束。挑戰(zhàn)性問題：挑戰(zhàn)性問題： 遮擋、弱紋理、深度不連續(xù)、光照影響、光學(xué)透射遮擋、弱紋理、深度不連續(xù)、光照影響、光學(xué)透射立體匹配立體匹配立體匹配立體匹配點(diǎn)云重構(gòu)點(diǎn)云重構(gòu)定義把點(diǎn)云重構(gòu)成三維立體圖形方法三角剖分貪婪三角剖分Delaunay剖分三角剖分三角剖分 當(dāng)?shù)玫奖粧呙栉矬w的點(diǎn)云后，將進(jìn)行三角剖分。三角剖分將點(diǎn)云組建成一個(gè)由許多三角形組成的網(wǎng)格。通過三角剖分建立起來的網(wǎng)格應(yīng)該滿足

5、以下三個(gè)條件：1) 除了端點(diǎn)，任意三角形的任意一條邊不包含點(diǎn)云中的任何點(diǎn)。2) 任意兩條邊若相交，只在公共端點(diǎn)相交。3) 網(wǎng)格內(nèi)的任意一個(gè)面都是三角面，且所有三角面的合集是點(diǎn)云集合的凸包。貪婪三角剖分貪婪三角剖分 它從一個(gè)隨機(jī)的點(diǎn)開始，將越來越多的鄰點(diǎn)包含進(jìn)三角化網(wǎng)格，使網(wǎng)格逐漸增長(zhǎng)。 在建網(wǎng)的過程中，每個(gè)點(diǎn)有可能被賦予這四種狀態(tài)：FREE，F(xiàn)RINGE，BOUNDARY，COMPLETED。FREE：未加入任何三角形。FRINGE：已加入一些三角形,還有加入另一些三角形的可能性。BOUNDARY：已位于三角化網(wǎng)格的邊界，即已加入若干三角形，不能加入更多三角形,但未被這些三角形完全包圍。COMPLETED：已加入若干三角形，不能加入更多的三角形，并被這些三角形完全包圍。貪婪三角剖分貪