基于图象的相机标定和3-d重构研究

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1、华中科技大学博士学位论文摘要／7计算机视觉面I临着很大的挑战，内容包涵物体的色彩、深度、运动、形状和纹理的分析等。磲芰柔甭计算机视觉技术，从图象中获取物体的几何参数，估算相机／参数和3．D结构，从而重建3一D世界模型。所提出的方法可用于机器人导航，逆工程，扩展虚拟现实和视觉合成等系统中。本文采用投影几何法和预估算法，从图象序列中进行场景三维重建，并统一了不同的几何概念以澄清它们的之间关系。f’相机标定是从图象获取三维场景模型的基础。常用的标定方法是通过已知几何参数物体的图象离线进行的，但这种方法在某些场合并不可行。最近几年，常采用某些自标定的方法获取

2、，而不需要事先对场景有什么先验的知识。但是许多方法对、一场景的运动做了约束，以简化问题。)L／—“—7／本文从两个方面来分析场景重建和相机自标定的问题。自标定中的约束条件是由于场景中正交方向上的点可能会消失，并且这些约束条件可从双目视觉中的运动物体和场景中获取。通过利用绝对二次曲线计算这些约束，以及它和极点对的关系，我们可以从场景特征、相机内参数和自标定约束中获得线性方程，这就意味着约束很容易合成在一起，直接获得方程解。另外，当约束条件不独立时，退化很容易确定下来。侯验结果表明了这种方法的有效性。此外，本文将自标定和结构预估扩展到Ⅳ幅图象的情况，这时

3、自标定和结构预、估则取决于相机的内参数。我们分别考虑了相机的内参数固定和变化(如调动了焦距)两种情况，通过实验验证了退化结果，并验证了我们提出的结果。本文所提出的方法可用于机器人导航、扩展虚拟现实、多视图合成和古建筑模、型等。{’、一关键词：投影几何；相机模型：多视几何?自动标定j立体视觉、匿蘑萄i》7三雍重建。III华中科技大学博士学位论文AbstractComputervisionisaverydemandingengineeringchallenge，whichinvolvesmanyinteractingcomponentsfortheana

4、lysisofcolor，depth，motion，shapeandtextureofobjectsandtheuseofvisualinformationforrecognition，navigationandmanipulation．Someoftheseaspectshavebeendealtduringourresearchwork．Thescopeofthisworkbeinglow-levelprocessesrelatedtotheextractionofgeometricpropertiesofthe3-Dworldfromdigit

5、alimages．Thesethreedimensionalgeometricpropertiesareessentialfortaskssuchasmobilerobotsnavigation．reverseengineering，augmentedreality，andsynthesisofvirtualenvironments．ThroughoutthethesisseveralmethodologieshavebeeninvestigatedtOestimatecameraparametersand3-Dstructure．Thisthesi

6、sinvestigatesthepossibilitytOobtainthree—dimensionalreconstructionofscenesfromimagesequences．ThemaintoolusedisProjectiveGeometry，whichformsthebasisforaccurateeStimationalgorithmsandunifiesdifferentgeometricconceptsinasingleframeworkandelaritiestheirrelatiOIlS．Cameracalibrationi

7、sbasisfortheextractionof3Dgeometryfromimages．Traditionally，cameracalibrationWasobtainedoff-lineusingimagesofspecialcalibrationobjects．Incertainsituations，however，off-linecalibrationisnotfeasible．Inrecentyearstheideaofself-calibrationhasbeenin廿oducedwherethecameracalibrationCanb

8、eobtalnedfromimagesequenceswithoutrequiringknowledgeof