融合立体视觉与深度传感器的三维重建算法

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1、学校代码１０４５９学号或申请号２０１３１２１７２０４９密级种Ｗ尖Ｓ１－＾、－－硕了；７±Ｉ宇位／论人文Ａｆ焉虫合立体视觉与深度传感器的王维重建算法－作者姥名：许延辉导师牲為：赵新灿副教授工学科口类：学专业名称：计算机度用技术培养院系；信息工程学院完成时间：２０１６年５月学位论文原创性声明．本人郑垂声明所呈交的学位论文，是本人在话师的指导下，独立进行研－化所取得的成架，本论文不包含任何共他个人。除文中己经标注引用的内容外或麗体已经发表或撰与过的科研成果。对本文的研究作出重要巧献的个

2、人和集。ｌ。体，均己在文中ｉＡ明确方式标明本声明的法律责任由本人承担学位论文作者：日期可如厂月哪学位论文使用授权声明。本人化导师指导Ｋ完成的论文及相关的职务作品，知识产权妇Ｍ郑州人学根据郑州大学有关保商，同意学校保留或巧国家巧关部、使巧学位论义的规定口或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅；本人授权郑州、大学可井本学位论文的全部或部分编入有关数据库进行检索，可站采用影印缩印或者其他复制手段保存论文和汇编本学位论文。本人离校巧发表、使用学－一位论文或与该学位论文直接相关的学术论文或成果时，第署名单位仍然为郑。

3、州乂学。保密论文在解密后应遵守此规定论者：学位文作；＞考捷＾口月期衣３＾AthesissubmittedtoZhengzhouUniversityforthedegreeofMasterThreedimensionalreconstructionalgorithmbasedonstereovisionanddepthsensorByYan-HuiXuSupervisor:A/Prof.Xin-CanZhaoComputerApplicationTechnologySchoolofInformationEngineering摘要摘要计算机视觉技术快速发

4、展，在很多领域都受到关注，其中三维重建技术，更是视觉研究中的热点问题，应用在计算机动画、医学图像处理、虚拟现实和航天等领域。深度获取是三维重建的一个前提，而在一些对精度要求高的应用中，则需要更加精确的深度信息。目前，深度获取的方式主要分两种：被动获取方式和主动获取方式。被动获取方式主要是通过多摄像机同时获取场景的多幅图片，通过立体匹配来获取场景中物体的深度信息。主动的方式通过深度相机对场景主动照明，投射特殊光线来获取深度信息。被动立体匹配方式获取深度的效果受场景影响较大，在图像弱纹理区域和遮挡区域得不到准确的深度信息。而主动深度传感器方式获取的深度图不受这些场景因

5、素的影响，在这些特殊区域能有良好的表现，但深度传感器也有自身的缺点，如得到的深度图高噪音，分辨率低，而且在透明区域和特殊材料物体处的效果也非常受限。本文采用联合被动和主动获取深度信息的方式，融合立体视觉与深度传感器获取高精度的深度图，并以这融合后的深度图来进行三维重建。（1）为了能更好融合立体匹配和深度传感器的深度信息，需要对多相机系统进行联合标定。先分析了相机的成像模型，研究了相机标定的原理，然后采用经典的基于平面棋盘的标定方法对相机系统进行标定。（2）研究了立体匹配的原理，对立体匹配的一般过程进行了总结，重点研究了基于马尔科夫的置信传播算法，为深度融合做准备。

6、（3）融合立体匹配和深度传感器信息，将这些信息整合到基于马尔科夫求取最大后验概率框架(MAP-MRF)下进行建模和最优化计算，把高精度深度图求取问题建模成能量函数最优化问题，通过置信传播优化能量函数来实现高精度深度图融合。（4）以融合后的高精度深度图为基础，采用平面投影法进行三维重建，用OpenGL图形库进行绘制显示，得到具有真实感的三维重建场景。关键词：立体视觉，立体匹配，深度传感器，置信传播，深度融合，三维重建IAbstractAbstractAstherapiddevelopmentofcomputervisiontechnology,ithasbeenwi

7、delyconcernedinmanyfields.Thethree-dimensionalreconstructiontechnologyisahotissueinthevisualresearch,applyingincomputeranimation,medicalimageprocessing,virtualrealityandaerospaceandotherfields.Depthacquisitionisaprerequisiteforthree-dimensionalreconstruction,butinsomeapplicationsofhig

8、haccu