基于深度图像的三维建模技术研究

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1、万方数据中图分类号婴3窆1UDC620硕士学位论文学校代码!Q主三3密级公珏基于深度图像的三维建模技术研究Studyof3DmodelReconstructTechnologyBasedonRangeImageData作者姓学科专研究方学院(系、指导教名：潘一潇业：控制科学与工程向：模式识别与智能控制所)：信息科学与工程学院师：蔡自兴教授论文答辩日期垫!生』!了答辩委员会主席中南大学二。一四年五月万方数据学位论文原创性声明fIllllllllllllIIIHIIllY2686722本人郑重声明，所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了论文中特别加以

2、标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得中南大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我共同工作的同志对本研究所作的贡献均已在论文中作了明确的说明。申请学位论文与资料若有不实之处，本人承担一切相关责任。作者签名：福，镐日期：兰业年』月旦日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中南大学有关保留、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学位论文的复印件和电子版；本人允许本学位论文被查阅和借阅；学校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，可以采用复印、缩印或其它手段保存和汇编本学位论文。保密论文待

3、解密后适应本声明。作者签名：幽作者签名：煎二竭日期：上丛生年』月旦日导师签荔豳坛日期：旦生年[月且日万方数据基于深度图像的三维建模技术研究摘要：三维建模技术是计算机视觉领域一个重要的研究分支。这项技术不仅可以数字化现实生活中物体的外观特征，在计算机中构建虚拟的三维仿真场景，还可以根据物体的固有属性(质量、材质等)，进行物理过程的仿真。本文所研究的基于深度图像数据的三维建模技术(RangeImageDataBased3DModelReconstructionTechnology)基于使用结构光原理获得的深度图像来重构物体表面，相比于传统基于光程差技术(激光雷达、ToF相机等)的深度测量方案

4、具有建模速度快、精度高，且设备价格低廉等优点。本文所采用的Kineet相机是微软公司基于结构光技术所开发的产品，能够对测量空间进行深度测量。为了将彩色相机与深度相机同步获取的图像进行配准，本文首先对Kinect相机进行标定，分别获取彩色相机与深度相机的内参矩阵以及两者之间的旋转和平移矩阵。然后根据标定获得的参数，配准两幅同步采集的图像，并利用彩色图像中具有相同颜色的像素点对深度图像中的空洞以及噪声进行滤波和修补处理。最后将修补后的深度图像转化为点云数据。本文通过改变相机的拍摄角度，将不同角度下拍摄获得的点云进行拼接，即可获得完整的物体表面点云图像。本文针对传统点云拼接方法：迭代邻近点(I

5、CP)方法的不足，提出一种基于空间几何角的点云快速配准方法。该方法利用了连续深度图像转换获得点云之间存在位移较小的特点，使用三个具有代表性的配准平面来表示点云的姿态信息，并根据前一帧点云位置的先验信息来配准当前帧的点云数据。为了验证本算法的有效性，本文对采集得到的多幅点云图像分别使用迭代邻近点算法和本文提出的点云配准方法进行配准，通过比较两个算法获得配准结果的迭代步数与配准时间，证明了本文所设计的算法在配准连续的多帧点云数据的操作中具有更高的效率。为了完成物体表面的重建工作，本文根据拼接得到的建模物体表面点云信息，结合Delaunay三角化方法，并利用PCL点云库开发工具对物体的表面进行

6、物体表面的重构，最终完成系统建模目标。图28幅，表4个，参考文献55篇。关键词：深度图像；三维建模；Kinect；迭代邻近点；点云开发库分类号：TP391Ⅱ万方数据Studyof3DmodelReconstructTechnologyBasedonRangeImageDataAbstract：The3Dimensionmodelingtechnology1Sakeybranchareaofcomputervisionscience．Iteft／1notonlydigitizetheobjectappearancefeatureandrebuildthevirtualenvironment

7、，butalsocarlsimulatethephysicalprocess．TheRangeimagedatabased3Dimensionmodelreconstructtechnologyisusingkinecttocapturerangeimagedataandtransformitintopointclouddata．thismethodisfasterandcheaperthanthetraditionaldepthc