基于光流—场景流的单目视觉三维重建研究

《基于光流—场景流的单目视觉三维重建研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、中文图书分类号：TP24密级：公开UDC：621.3学校代码：10005硕士学位论文MASTERALDISSERTATION论文题目：基于光流-场景流的单目视觉三维重建研究论文作者：秦宝岭学科：控制科学与工程指导教师：李秀智讲师论文提交日期:2016年6月UDC：621.3学校代码：10005中文图书分类号：TP24学号：S201302134密级：公开北京工业大学工学硕士学位论文题目：基于光流-场景流的单目视觉三维重建研究英文题目：THERESEARCHOFMONOCULAR3DRECONSTRUCTIONBASEDONOPTICALFLOW-SCENEFLOW论文作者：秦宝岭学科专业：控制

2、科学与工程研究方向：模式识别与智能系统申请学位：工学硕士指导教师：李秀智讲师所在单位：电子信息与控制工程学院答辩日期：2016年6月授予学位单位：北京工业大学独创性声明本人声明所呈交的论文是我个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，除了文中特别加以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，也不包含为获得北京工业大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。签名：秦宝岭日期：2016年6月16日关于论文使用授权的说明本人完全了解北京工业大学有关保留、使用学位论文的规定，即：

3、学校有权保留送交论文的复印件，允许论文被查阅和借阅；学校可以公布论文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。(保密的论文在解密后应遵守此规定)签名：秦宝岭日期：2016年6月16日导师签名：李秀智日期：2016年6月16日摘要摘要在计算机视觉领域，从二维图像中重建出物体的三维模型一直是学者们研究的热点，它综合了众多的学科知识，且在航空测绘、视觉导航、医学诊断、电子商务、虚拟现实等领域都有着非常广阔的应用前景。本文对基于多幅图像的三维重建的相关理论和算法进行了较深入全面地研究，并在此基础上提出了一种基于光流-场景流的单目视觉三维重建算法。针对场景配准问题，本文提出了改进的基

4、于单位四元数的绝对定向算法实现粗配准，同时利用稀疏ICP算法实现场景的精确配准。针对重建结果与真实场景相差一个尺度因子问题，本文提出了基于点结构光的方法实现重建中尺度因子的求解，进而实现场景的欧氏重建。最后手持单目相机对室内场景进行图像采集和实验。主要贡献有：(1)基于光流-场景流的单目视觉三维重建算法。相机位姿及空间三维点的精度会对后续重建结果有重要影响。针对相机位姿和空间三维点坐标存在较大误差问题，本文运用了基于视差角特征参数化的改进光束法平差算法，建立视差角特征参数化模型，通过引入无深度特征类型点来避免由于近零视差导致的误差增大，从而实现了对相机位姿和空间三维点的优化。针对传统的三维重

5、建方法，本研究另辟蹊径，从运动视觉分析的角度出发，对传统三维重建方法进行改进。在立体视觉与光流场之间建立一个恰当的结合点，对原始重构网格进行调整，将粗略、不准确的原始网格曲面经过非刚性变形，调整至精确曲面，实现了对环境准确地三维立体化建模。实验结果证明本算法具有较高的重建精度。(2)改进的由粗到精的点云配准方法。为了将不同坐标系下的场景转换到同一个坐标系下，本文采用改进的由粗到精的点云配准方法。首先，采用改进的基于单位四元数的绝对定向方法实现粗配准。通过对实验结果进行分析，验证了算法的有效性；然而粗配准只是提供了粗略的旋转平移关系，为了得到更加精确的配准结果，需要对点云进行精确配准。因此，本

6、文采用了稀疏ICP算法，实现对场景的精确配准。实验结果表明，该方法能有效提高配准的精度。(3)基于点结构光的单目视觉重建中尺度因子确定方法。运用基于光流-场景流的单目视觉三维重建算法实现对环境的立体化建模。然而，在场景中未放置靶标的情况下，图像序列重建后的三维场景与真实的三维场景之间缺少一个真实尺度因子，没有达到欧氏三维重建的效果。针对于此，本文提出了基于点结构光的方法实现对尺度因子的确定。实验数据表明了该方-I-北京工业大学工学硕士学位论文法的可行性与有效性。实验结果表明，通过采用基于视差角特征参数化的改进光束法平差算法，能有效提高相机位姿估计和三维空间点精度。采用基于光流-场景流的调整策

7、略，能够有效地将粗略的原始网格调整至精确的曲面，实现对环境的三维重建。利用改进的由粗到精的点云配准方法可以有效提高点云配准精度，实现对真实场景的拼接。提出的基于点结构光标定方法，可以确定重建场景与真实场景相差的尺度因子，实现对真实场景的欧氏重建。关键词：三维重建；光流；场景流；粗配准；精确配准；-II-AbstractAbstractInthefieldofcomputervision,itisahotare