三维重建和摄像机标定技术研究

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1、摘要基于图像的三维重建技术仅仅利用图像信息，所以对设备的要求较低，数拱，：量较小，具有重要的理论研究价值和广泛的应用前景。本文在=维重建、摄像机内参数标定等方面进行了比较深入系统的研究，主要工作有：1、提出了一种基于四对图像对应点的鲁棒性欧氏重建方法：先由摄像机的平移运动，从四对图像对应点(相应的空问点不共面)线性地进行仿射重建；然后根据摄像机两组平移运动之问的不同姿态，线性地确定摄像机内参数从而将仿身J重建提升到欧氏重建。在此基础卜-，将RANSAC(RANdoms一、．：npleConsensus)思想应用于欧氏重建得到了～个鲁棒的欧氏重建方法。2、提出了一

2、种由三幅图像问一组对应消失线进行度量重建的方法：首先利用对应的消失线和模值约束汁算出无穷远平面的单应矩阵，然后根据无穷远平面的单应矩阵保持绝对二次曲线的像不变的性质线性求解摄像机内参数，最后得到度量重建。3、提出了一种基于空间平行线段的摄像机标定算法和理论，主要结论有：(1)当两条平行线段的比值已知时：(a)该平行线段的n幅图像可提供关于摄像机内参数的2(n—1)个二次约束方程：(b)如果图像极点同时也是三l知的，则该平行线段的n幅图像可提供关于摄像机内参数的(5n一6)个约束方程，典中3∞一1)个为二次约束，即一2)个为三次约束，伽一1)个为四次约束。(2)当

3、两条平行线段的比值未知时，则该平行线段的n幅图像可提供关于摄像机内参数的(2H一31个约束方程，其中(n一2)个为四次约束，(”～1)个为六次约束。在理论分析的基础上，通过模拟实验进行了约束间独立性的验证，并给出了摄像机标盎：的具体算法。4、提出了一种基于图像序列的模拟飞行器着陆接近角的估计方法。先根据摄像机对地面上平面模板拍摄的图像计算出摄像机的内参数，并提取出摄像机平移运动方向的图像点及地平面在图像上的消失线，然厉估计出模拟飞行器着陆的接近角。关键词：三维重建，摄像机标定，平移运动，对应消失线，接：五‘角AbstractImage—based3Drecons

4、tructionisoneofthefundarnentalgoalsofcomputervisionandhasmajlyapplicationssuchasmeasurement，objectrecognition，robotnavigation、virtualrealityandcomputercartoonThethesisisfocusedon3Drcconstructionandcameracalibration，themainworkissummarizedasfollows：1ArobustEuclideanreconstructionmetho

5、dbasedonfouraoinleorrespondencesisproposedAtfirst，affinereconstructionisobtainedlinearl3，fromfourpointcorrespondences(ThecorrespondingspacepointsarenotcoplanaO．ThenEuclideangeometryofascenecanbereconstructedlinearlyifthecameraundergoestwosetsoftranslations，ofwhichthecorrespondingrota

6、tionaxesofcameraarenotparallel．AndaRANSAC(RANdomSAmpleConsensus)basedalgorithmisinlroduced，whichisshownbyexperimentstobesufficientlyrobust．2．Atechniqueforthemetricreconstructionbasedononetripleofcorrespondingvanishinglineinthreeimagesisproposed，Firstly，theinfinitehomographyiscomputed

7、byusingthevanishinglinecorrespondenceandth：nit-dulusconstraint，thenthecameraintrinsicparametersaredeterminedlinearlybyusingthepropertythattheinfinitehomographypreservestheimageoftheabsoluteCOl3ic，andamenicreconstructionisobtainedviathecalibratedcameraparameters．3Atheoryandalgorithmso

8、fcameracalib