基于模型配准的双目立体视觉三维重建方法研究

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1、万方数据AThesisinPatternRecognitionandIntelligentSystemResearchon3DReconstructionBasedonModelRegistrationandBinocularStereoVisionByJiangBinSupervisor：AssociateProfessorTongGuofengNortheasternUniversityJune2011万方数据独创性声明本人声明，所呈交的学位论文是在导师的指导下完成的。论文中取得的研究成果除加以标注和致谢的地方外，不包含其他人己经发表或撰写过的研究成果，也不包括本人为获得其他学位而

2、使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示谢意。学位论文作者签名：善斌日期：≥锣『『．∥．夕7学位论文版权使用授权书本学位论文作者和指导教师完全了解东北大学有关保留、使用学位论文的规定：即学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人同意东北大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索、交流。作者和导师同意网上交流的时间为作者获得学位后：半年口一年口一年半口两年∥学位论文作者签名：蔷氓签字日期：如ff-占．)．7导师签名：签字日期：佟虱峰zpff、6、叼I万方数据东北大学硕士学位论文摘要基于模

3、型配准的双目立体视觉三维重建方法研究摘要基于图像的三维重建是指利用二维图像恢复物体三维信息的计算机技术，包括图像获取、预处理、三维重建、点云拼接等步骤。其中双目立体视觉具有设备简单可靠，重建精度高等特点，一直是计算机视觉的研究热点。本文以计算机视觉理论为基础，对双目视觉系统的摄像机标定、立体匹配、三维重建和模型配准等关键技术进行了研究。主要研究工作与成果如下：本文首先对双目立体视觉模型进行了研究。双目立体视觉模型分为一般的双目立体视觉模型和横向平行的双目立体视觉模型，其中后者与人的眼睛构造方式是一样的，也是目前研究中最广泛采用的双目立体视觉模型，因此，本文针对后者设计了双目立体视觉物体

4、重建系统，给出基于双目立体视觉的物体重建步骤。同时重点研究张正友平面模板标定法中的摄像机参数的求解过程，对双目立体视觉系统进行标定。其次，本文对立体匹配算法进行了深入的研究。依据采用最优化理论方法的不同，立体匹配算法可以分为：局部立体匹配算法和全局立体匹配算法。本文主要研究分析了局部匹配和全局匹配算法中具有代表性的匹配算法，其中局部匹配算法包括经典相关窗法和自适应权重的相关窗算法，全局匹配算法研究的是基于图割的立体匹配算法，通过实验对比分析，基于图割的立体匹配算法匹配精度高，适合用于物体的精确重建。针对图割算法耗时较高的缺点，本文提出了改进的方法，并用改进的方法获得物体的视差图像。再次

5、，本文对三维重建和模型配准相关理论进行了研究。在得到视差图和摄像机内外参数之后，就可以恢复物体的三维模型。物体的全部三维信息，不能只在一个位置就全部获得，需要在多个角度对物体进行图像获取，并且在每个视角下进行一次三维重建。为了得到物体的整体的三维模型数据，需要把所有的小块模型刚体变换到同一个坐标系下面，才能最终得到一个描述物体形状的整块模型，这个过程称为模型配准。本文重点研究了RANSAC模型配准算法和ICP模型配准算法，设计了由粗到精的配准策略，完成了模型的配准，得到了重建物体的完整模型。最后，对本文的工作进行了总结，并对下阶段的研究提出了展望和设想。关键词：双目立体视觉；摄像机标定

6、；立体匹配；三维重建；模型配准．Ⅱ．万方数据东北大学硕士学位论文AbstractResearchon3DReconstructionBasedonModelRegistrationandBinocularStereoVisionAbstractThree-dimensionalreeonstruetionbasedonimageisacomputertechnologyusingimagetorestorethree-dimensionalinformationofobjects，includingimageacquisition，imagepreprocessing，3Drecons

7、truction，modelregistrationandothersteps．Binocularvisionhasbecomearesearchhotspotinthecomputervisiondomainbecauseofit’Ssimpleandreliabledeviceandaccuratereconstruction．Basedonthetheoryofcomputervision，thethesisfocusesontheres