基于多幅图像的三维重建系统研究与实现

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1、戀分类号：密级：论文编号：学号：５１３０３３２０１０１度庆理王大学硕古学化论义基于多幅图像的Ｈ维重建系统研究与实现研究生：斬冲指导教师：张建狱教授学位类型：专业学位专业学位类别：工程硕去（计算机技术领域）研究方向：计算机困像留形学培养单位？？：计算机科学与工程学院论文完成时间：２０１６年３月２５日－％论文答辩日期：２０１６年５月巧曰謙理工大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文是本人在导师的指导下，独立进斤研究所取得的成果。除文中特别加标注

2、引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果、作品。对本文的研究做出重要贡献的集体和个人，均已在文中Ｗ明确方式标明。本人承担本声明的法律后果。作者签名：日期年作日学位论文使用授权声明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有关部口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。本人授权重庆理工大学可，可ｔｕ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Ｗ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（请在ｗ下相应方框

3、内打／）：１，。．在保密□＿年解密后适用本授权书２．不保密０。作者签名：日期；年月。日户导师签名日期：月細歹CategoryNumber：LevelofSecrecy：SerialNumber：StudentNumber：51303320101Master'sDissertationofChongqingUniversityofTechnologyResearchandImplementationof3DReconstructionSystemBasedonMultipleImagesPostgraduate:JinChong

4、Supervisor：Prof.JianxunZhangDegreeCategory：ProfessionalDegreeSpecialty:MasterofEngineering(ComputerTechnology)ResearchDirection:ComputerImageandGraphicsTrainingUnit:CollegeofComputerScienceandEngineeringThesisDeadline:March25,2016OralDefenseDate:May29,2016摘要摘要随着数字多媒体的广泛运用以及计算

5、机处理速度和存储能力的提高，三维重建在实际生活中的应用领域也得到推广。这其中包括像数字医疗、虚拟现实、历史建筑文物的保护以及影视制作（3D电影）、教育等许多领域，这些其中涉及到核心技术就是基于图像的三维重建。但是，由于在实际应用情况中始终达不到理想的速度和精度的要求，因此，基于图像的三维重建技术一直是学者们研究的热点。本文也正是在重建速度和精度不佳的情况下对基于多幅图像的三维重建技术做了一定的研究。首先本文通过阅读大量国内外在基于图像的三维重建技术方面的知识后，整理出本文研究的技术路线和关键步骤，包括相机标定，三维表面模型的建立，三维模型的优化，

6、和纹理映射四个主要的关键步骤。然后，介绍了世界坐标系，摄像机坐标系，图像坐标系以及这三种坐标系之间的转换关系，接着讲解了传统的相机标定算法，再根据相机成像的原理以及世界坐标系，摄像机坐标系，图像坐标系的变换关系，分别采用DLT算法，Tasi算法，张正友平面模板法进行实验求得相机的内外参数，并对结果进行分析得出结论。根据这3种算法的性质和本文的实际情况，本文选择了张正友平面模板法求得的结果为投影矩阵。接着，采用Grabcut算法提取出前景物体图像，在对图像进行二值化处理，之后系统性地扫描图像直到遇到第一个非0点，以它为起点跟踪他的轮廓，标记边界上的

7、像素，当轮廓完整闭合时，回到上一个位置直到发现新的成分为止，找出所有的连通区域，然后根据物体的轮廓大小删除了其他的连通区域，保留了物体的轮廓线。再扫描轮廓线图像得到轮廓线的矩形包围线，根据成像原理和坐标系的变换得到几何物体的三维点坐标，进一步得到物体的AABB包围盒，再采用面绘制的MC算法对AABB包围盒进行剖分得到物体的三维模型。随后，介绍了三角网格优化相关的顶点删除法，改进的三角形折叠法，边折叠算法，在根据本文的实际情况选择了边折叠算法对三维模型进行了优化，以至于在不影响精度的情况下，提高绘制的速度。最后，为了得到真实感的立体三维图像，介绍了

8、纹理的相关知识以及纹理映射的原理和常用的圆柱面参数化的方程，详细讲解了本文所采用的参数化的方法以及OpenGL渲染绘制的详细步骤，利用面