基于标识的单视图三维重建

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1、硕士学位论文论文题目：基于标识的单视图三维重建作者姓名唐松鹤指导教师刘震副教授学科专业数学培养类别全日制学术型硕士所在学院理学院提交日期2016年4月15日万方数据浙江工业大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所提交的学位论文是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的研究成果。除文中已经加以标注引用的内容外，本论文不包含其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果，也不含为获得浙江工业大学或其它教育机构的学位证书而使用过的材料。对本文的研究作出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人承担

2、本声明的法律责任。作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门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。本人授权浙江工业大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于1、保密□，在一年解密后适用本授权书。2、保密□，在三年解密后适用本授权书。3、不保密□。（请在以上相应方框内打“√”）作者签名：日期：年月日导师签名：日期

3、：年月日万方数据浙江工业大学硕士学位论文基于标识的单视图三维重建摘要单视图三维重建在增强现实、城市规划、古建筑恢复和法庭取证等领域都有广泛的应用。由于在现实世界中的很多物体是直棱柱，所以本文的重建对象是直棱柱。而标识在增强现实中用于计算相机的位置和方向。因此，可将其应用于单视图三维重建。在基于标识的单视图三维重建中，首先根据直棱柱的平行性和正交性建立两个几何约束，再利用标识的4个顶点和相机内参求出相机外参，最后分三步进行重建：重建可见顶点、优化模型和重建不可见顶点。本文用“自下而上”和“自上而下”

4、的方式分别去重建可见顶点和不可见顶点。在优化模型时，根据几何约束，本文提出了带有线性等式约束的最小二乘问题。在用OpenGL实现增强现实中，虚拟物体坐标根据重建结果设置；模型视图矩阵根据重建时求出的相机外参和不同的投影坐标系的变换计算；投影矩阵根据图像尺寸和相机内参计算。本文实现了包装盒和自制直棱柱的重建和增强现实，重建结果用OSG渲染。重建模型的边长的相对误差均在3%以下，重建模型的全局误差优化后比优化前要低，且优化后的三维模型比优化前更能保持平行性和正交性，由此可以看出重建的有效性。包装盒的增

5、强现实效果图也可以验证重建结果的准确性。I万方数据浙江工业大学硕士学位论文关键词：单视图三维重建，针孔相机模型，几何约束，标识识别，增强现实II万方数据浙江工业大学硕士学位论文SINGLEVIEWRECONSTRUCTIONBASEDONMARKERABSTRACTSingleviewreconstructioniswidelyemployedinmanyfieldssuchasaugmentedreality,urbanplanning,recoveringofhistoricbuilding，

6、theforensicandsoon.Asweallknow,anumberofobjectsintherealworldlooklikerightprisms,sothereconstructedobjectsofthispaperaretherightprisms.TheroleofmarkerinAugmentedRealityistocomputetheposeofthecamera.Thus,itcanbeappliedtosingleviewreconstruction.Whenrec

7、onstructtheobjectsbasedonthemarker,firstly,thispaperbuildstwogeometricconstraintsbasedontheparallelismandorthogonalityoftherightprism.Secondly,thispaperobtainstheextrinsiccameraparametersfromfourcornersofthemarkerandintrinsiccameraparameters.Finally,t

8、hispaperrecoverstherightprisminathree-stepprocess:reconstructingthevisiblevertices,optimizingthe3Dmodel,recoveringtheinvisiblevertices.Weusethebottom-to-upmethodandtop-to-downmethodtorecoverthevisibleverticesandinvisiblevertices,respectively.W