探索三维深度图像配准的研究

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1、分类号单位代码学号必第沐论廿才硕士学位文论文题目三维深度图像配准的研究作者姓名孙峰专业计算机应用技术指导教师姓名专业技术职务张彩明教授年月日山东大学硕士学位论文目录摘要……工……工第章绪论…，··········……课题的研究背景与意义……目前研究现状··············……本文贡献·······……各章节安排·······················……第章深度图像配准的工算法……预备知识······……刚体变换···············……旋转矩阵……，·······················……四元组描述的旋转矩阵…

2、…深度图像配准的算法原理……特征，·······················匹配法……曲面距离极小化方法……小结……第章工算法收敛性分析……预备知识……无约束最优化问题……求解无约束最优化问题……收敛速率……对算法的收敛性及收敛速率分析……和提出的原始工算法……和提出的改进工算法……等提出的改进工算法……总结……山东大学硕士学位论文第章基于特征量匹配的深度图像配准算法……预备知识……二次曲线……二次曲面……二维深度图像配准……三维深度图像配准……实例……简单曲面的结果……实际深度图像的结果……结论和进一步的工作……第章总结与展望……参考文献

3、……致谢……攻读硕士学位期间参与的项目……山东大学硕士学位论文摘要激光三维扫描技术能够快速，精确，无接触地完成复杂物体表面的重构。这，，，一技术正以其独特的优势被广泛地应用于以逆向工程计算机视觉模式识别，虚拟现实，，计算机游戏等领域。为三维动画数字医疗重构三维物体的表面形，必须事先得到物体表面的深度图像信息。由状于受到观察方向和物体本身形状的限制，不可能通过一次扫描得到复杂物体的所有深度图像数据。要获得物体表，面的完整造型首先通过激光扫描获取物体表面不同方向的深度图像然后配准从不同视角获得的深度图像最后在同一坐标系内合成一幅完整的深度图像并完成

4、对合成结果的造型。其中，深度图像配准是三维数字造型技术中的关键，它直接影响最后的合成结果和造型精度。现在应用最普遍的配准算法是工算法及基于。工算法的改进这种算法很慢的收敛速度以及每次迭代时对应点的大量计算是其主要缺点。基于平方距离的算法虽然在收敛速度上做了很大改进，但是对应点计算量大的问题没有解决。而且到目前为止，没有对原始算法及改进的算法收敛性及收敛速度的完整理论分析。这使得算法的应用在很多时候都是采用启发式策略，得不到令人满意的结果。本，文着重研究了激光扫描深度图像的配准问题对己有类算法的收敛性，，和收敛速度做了分析指出经典的算法是一种梯度

5、下降法线性收敛，，一和的改进算法是法二次收敛但可能发散，等的改进工算法是准法二次收敛提出一种新的不基于工的配准，“算法来获得两幅深度图像的运动参数新的算法的基础是连续的曲面在任何，，一点可在任意小的邻域内展成二次曲面曲面的曲率是几何不变量与坐标系的。，，选择无关首先选定两组深度图像数据的初始匹配点以初始匹配点为中心取，，若干数据点对这些数据点用最小二乘法拟合二次代数曲面去掉距离代数曲面，。然后把两张远的数据点重新拟合直到曲面较好地逼近选定的数据点二次代数曲面转换成标准型，从而得到两组深度图像数据的坐标转换关系，把两组深度图像数据变换到同一个坐标

6、系，完成深度图像数据的配准。在优化匹配的基础上，由优化匹配点的法方向和优化，匹配点定义一个剖面去掉剖面两侧多余的数据产山东大学硕士学位论文口鱼鱼旦皿鱼鱼鱼鱼鱼鱼鱼鱼鱼皿皿亘旦旦鱼鱼旦国鱼鱼鱼鱼口里旦鱼鱼鱼鱼鱼点，完成数据点的融合。，，，，实验表明新的配准算法易于实现有二次精度适合于任意拓扑的物体提高了重构的效率。关键词三维深度图像配准收敛二次曲面，一一，一一一一一一一一一山东大学硕士学位论文一一，，沮，俪，，，一，，，沮一，场，场滋，，，初一一一劝，，，一诚一勿恤诚，一诚已月月，叫，，叫，，目曰洲晌月，一，一一一一一一一目口一一一一一一一一一一

7、岁一户山东大学硕士学位论文妞盔沮，，，勺刀俪，，初，一山一血州一，一，一一一一一一一一一一一一山东大学硕士学位论文第章绪论课题的研究背景与意义三维扫描技术起源于年代。公司研制出了世界上最早的三维，。，扫描仪并将其商品化投入了实用进入了年代三维扫描技术获得了广泛，，。的应用到目前为止已有上百种型号的三维扫描设备面世这些设备适用于各，，，速度。种不同大小的物体根据应用背景的不同精度也有很大的区别其扫描原理也有很多种，基本上可以分为接触式和非接触式两大类。接触式的扫描对于被扫描物体本身可能会造成损害，因此现在的主流扫描设备都是非接触式的。用三维扫描仪

8、作为采集设备对物体重构由以下几个步骤构成，采集物体的原始几何信息得到几片到几十片深度图像，对分片深度图像进行配准得到完整的深度图像，对深度图像拟合得到