三维数据建模与处理技术的的研究

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1、南京航空航天大学硕士学位论文摘要计算机视觉是一门综合性学科，其研究的目标就是使计算机具有二维图像认知三维环境信息的能力。本文主要研究了计算机视觉中一个十分重要的问题—三维重构。论文以数码相机为成像设备，分析了数码相机的特点，提出了一种适合数码相机特点的三维重构方案，实现并完成了一个完整的三维重构系统。论文首先研究了数码相机参数的标定算法，根据数码相机的特点，将相机内部参数和外部参数分别进行标定，相机内参数标定在实验室中完成。在外参数标定方面，本文采用了一种直角三点标定法，该方法仅需要成直角关系的三点作为标定装置，简化了标定装置的结构和标定过程。在此基础上，研究了三

2、维重构的立体匹配算法，论文首先对传统的灰度图象的特征点检测算法进行改进，提出了彩色图像的高斯拉普拉斯边缘检测算子和Harris角点检测算子。然后在特征点匹配阶段，本文综合运用了相关匹配算法、基于视差梯度约束的匹配算法和基于单应约束的随机采样估计匹配算法，为后续的三维重构打下了良好的基础。论文最后研究了三维重构的实现，通过对计算得到的空间离散点进行Delaunay三角剖分和纹理贴图两个步骤，将重构得到的三维物体在OpenGL中显示出来，实现了一个完整的三维重构系统，取得了比较理想的重构效果。实验结果表明本文提出的三维重构方案是正确有效的。关键词：计算机视觉，三维重构

3、，数码相机标定，特征点匹配，Delaunay三角剖分，纹理贴图-I-三维数据建模与处理技术研究ABSTRACTComputervisionisacomprehensivedisciplinewhoseresearchobjectistomakecomputerhavetheabilityofunderstanding3Denvironmentalinformationfrom2Dimagesorviews.Thispaperisfocuson3Dreconstructionwhichisoneofthemostimportantincomputervision.B

4、asedondigitalcamera,asystemschemeof3Dreconstructionisbroughtforwardaftercharacteristicofdigitalcamerainthispaper,anda3Dreconstructionsystemisrealizedandcompletedatlast.First,analgorithmforcameracalibrationisexaminedinthepaper.Basedoncharacteristicofdigitalcamera,interiorandexternalpar

5、ametersofdigitalcameraareseparatelycalibratedinthisalgorithm.Theinteriorparameterscanbecalibratedinlaboratory.Anothercalibrationtechniquethatiscalledrightangleandthreepointsisstudiedfordigitalcameraexternalparameters.Calibrationdeviceissimpleandonlythreepointsconstituteitinthismethodw

6、hichsimplifiescalibrationdeviceandprocessofcalibration.Thenthispaperresearchesonstereomatchingin3Dreconstruction.AnewfeaturepointdetectorforcolorimagebasedongraylevelHarrisdetectorandGauss-Laplacedetectorisproposedatfirst.Thenthepaperputforwardamethodwhichusesarea-basedalgorithm,gradi

7、entofdisparityconstraintandhomographymatrixrobustestimationsyntheticallytogettheresultofcornersmatchingandmake3Dreconstructionwelldone.Finally,3DreconstructionrealizesfromDelaunaytriangulationandtexturemappingandcanbedisplayedbyOpenGL.Itisprovedthattheeffectofthesystemissatisfactoryby

8、actua