面向全景立体球视觉系统的三维重建关键算法研究

《面向全景立体球视觉系统的三维重建关键算法研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、簾奋編ｌｉｐ掛議壽資＇＾骂扣，＾中图分类号ＴＰ１－３９．４论文编号１００６００２４６１６学科分类号■５１０．４０５０密级＊＾資义涛绛乂掌ＴＩＡＮＪＩＮＵＮＩＶＥ故ＩＴＹＯＦ？州ＮＯＬＯＧＹ硕±专业学位论文面向全景立体球视觉系统的ｓ维重建关键算法研究民ｅｓｅａｒｃｈｏｎｔｈｅｋｅａ－Ｄｙｌｏｒｉｔｈｍｏｆ３一ｇ＇’．ＲｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎＴｌｆｏｒ．ｅｃｈｎｏｏ．ｇｙ眷：二圆Ｓｐｈｅ汪ａｌＶｉ網：ＳｙｓｔｅｍＭ＾ｙＩ．Ｊ

2、．作＾Ｈ＇．剧脚张細ｘｍｍ±网画腳货巧齡町ｆ■库黑鲁春芳ＨＷＷ＾Ｗｉｍ张宝峰教授，－＂１－’＂＇…巧血＇．＇－沾山心＇ｗ；‘相卿：本＾Ｘ天津理工大学研究生院二〇—六年二Ｓ巧准Ｉ牲声巧本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研究成果，除了文中特别加Ｗ标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得义津理工大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料一同工作的同志对本研。与我究所做的任何贡献均已在论文中作了明

3、确的说明并表示了谢意。学佐冷文作老签名：著签李可期；兴年备Ａ巧叫巧援权化备文狀托化考学本学位论文作者完全了解天理工大有关保留、使用学位论文学津的规。理工大Ｗ编入定特授权义可将学位论文的全部或部分内容津学，保，有关数库进检索、等存、汇编据行并采用影印缩印或扫描复制手段Ｗ。国供查阅和借阅同意学校向家有关部口或机构送交论文的复本和电子文件。（保密适）的学位论文在解密本授权说明后用心位冷；名；文作者签名导从学申签琴矫多杏考＾么＿：＿２签曰瑚：曰签巧期；的月李年月李文少Ｆ了分类号：510.40

4、50密级：天津理工大学研究生学位论文面向全景立体球视觉系统的三维重建关键算法研究（申请硕士学位）工程领域：控制工程作者姓名：鲁春芳指导教师：张宝峰教授2016年2月ThesisSubmittedtoTianjinUniversityofTechnologyfortheMaster’sDegreeResearchonthekeyalgorithmof3-DReconstructionTechnologyforPanoramicStereoSphericalVisionSystemByLuChunfangSupervisorProf.Z

5、hangBaoFengFeb.2016摘要全景立体球视觉系统是一种只依靠同一种视觉仪器、一次采集、在实现全景观测的同时，计算视场范围内三维空间坐标信息的新型视觉系统方案。三维重建技术是全景立体球视觉系统的一个重要研究方向。本文针对全景立体球视觉系统三维重建中的摄像机参数标定、极线约束、鱼眼图像的立体匹配三个模块开展研究，主要完成如下工作：全景立体球视觉系统主要由鱼眼镜头构建，为此本文先对鱼眼镜头成像基本模型进行分析，得到该系统成像的几何模型及数学模型；实现了全景立体球视觉系统中内、外参数的标定算法。具体方法如下：首先提出了适用于描述

6、鱼眼镜头成像理论的通用数学模型，并在该模型下引入两种畸变模型，进而可以得到三维空间点在相机坐标系下的畸变坐标，再将其投影到图像坐标系中，即可获得完整的数学模型。然后对数学模型进行参数求解，得到该系统的内部参数和外部参数。通过实验结果和三维空间真实位姿的对比表明此方法能得到比较满意的标定结果，证实了其合理性和有效性。全景立体球视觉系统的特殊构建方式，使其不同于透视投影下的极线几何。本文将球面成像模型与极线约束理论相结合，利用系统内、外参数标定结果，实现了相邻两部鱼眼相机拍摄得到的原始图像间的极线校正。首先将成像平面中的像点依据参数标定

7、获得的投影方程，反投影到球形成像平面中，然后在球形成像平面之上建立对应的球形成像图像。再对两个球形成像图像进行旋转和平移变换，得到全景立体球视觉的理想位姿，即特征点（或区域）在同一水平线上，将匹配时的搜索范围降到一维。该方法适用于相互垂直的两部鱼眼镜头构建的视觉系统的极线校正。有效降低后续匹配处理的复杂度，提高了立体匹配精度。为了保留全景立体球视觉系统固有的几何特性，本文并未对该系统拍摄的图像实施畸变矫正。提出一种融合了最稳定极值区域及仿射尺度不变特征变换的特征匹配算法，对采集到未经畸变矫正的鱼眼图像直接进行特征匹配和三维坐标计算。

8、通过相应实验证实了上述算法对未经畸变矫正的鱼眼图像有较好特征匹配效果，并且匹配结果可以满足后续三维重建的基本需求。关键词：全景立体球视觉系统，摄像机参数标定，极线校正，三维重建AbstractPanoramicStereoSpheri