基于多传感移动目标的三维重建

《基于多传感移动目标的三维重建》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、基于多传感移动目标的三维重建Three-dimensionalReconstructionofMovingTargetBasedonMulti-sensor学科专业：控制科学与工程研究生：张洋洋指导教师：岳士弘教授天津大学电气自动化与信息工程学院二零一七年十一月摘要随着计算机立体视觉的发展，在视频监控、影视动漫、虚拟现实等一系列领域三维重建技术的应用频率越来越高，基于多传感的三维重建技术是科学研究的一大亮点。三维重建过程虽然面临很多问题，但是其广泛的应用前景促使许多学者仍坚持不懈进行相关的研究。本文基于多传感移动目标的三维重建重点对摄像机标定技术、立体匹配算法、三维重建算法进行研究且三

2、维重建图像用OpenGL显示，最后建立基于MFC的上位机系统，实现方便的人机交互。论文的主要研究内容和创新点如下：在摄像机标定方面，首先介绍了三维重建系统涉及的坐标系及相互间的转换关系，引进了多传感视觉系统的几何模型，深入研究分析了张正友标定法的标定原理及过程的基础上，提出适用于本文的大视场分离式标定算法，制作由小棋盘格组成大视场标定板，将中心小棋盘格的坐标系设为绝对坐标系，利用张氏标定法分别标定求取内外参数，最后通过Rodrigues参数法计算的转换矩阵Mi进行坐标系的统一，求得摄像机的外参数，其标定精度误差在0.2个像素点左右。在立体匹配方面，重点研究了立体匹配算法的步骤，并将代价

3、聚合的目标函数抽象为加权最小二乘问题，为其添加Tikhonov正则项进行一致性约束，采用高斯金字塔的形式对目标函数在多尺度上进行优化。本文提出的立体匹配算法采用局部立体匹配算法代价聚合的步骤获取多尺度代价体，并结合局部立体匹配算法贪心法则对代价体在全局搜索域内进行优化求得视差图。在移动目标三维重建方面，重点研究了点云三维重建和三角剖分。首先根据摄像机标定求得的内外参数和立体匹配求得的视差图进行空间点云三维坐标的计算，然后在二维图像上进行Delaunay三角剖分，并利用OpenGL实现三维重建图像的显示。在三维重建系统上位机设计实现方面，为了验证本文提出算法的有效性，重点设计了基于MFC

4、的上位机软件系统，主要包括四个功能模块：图像采集模块、摄像机标定模块、立体匹配模块、三维重建OpenGL显示模块，并对各个模块进行测试分析，可实现方便的人机交互。关键词：摄像机标定，立体匹配，代价计算，代价聚合，Delaunay三角剖分，三维重建IABSTRACTWiththedevelopmentofcomputerstereoscopicvision,theapplicationfrequencyof3Dreconstructiontechnologyinvideosurveillance,videoanimation,virtualrealityandotherfieldshas

5、becomemoreandmorefrequent.Themulti-sensor3Dreconstructiontechnologyisahighlightofscientificresearch.Althoughmanyproblemsarefacedintheprocessof3Dreconstruction,itswidespreadapplicationspromptmanyscholarstopersevereinrelatedresearch.Inthispaper,wefocusonthecameracalibrationtechnology,stereomatchin

6、galgorithmand3Dreconstructionalgorithmbasedonthethree-dimensionalreconstructionofmultisensormovingtargets.The3DreconstructionimagesaredisplayedbyOpenGL.Finally,ahostcomputersystembasedonMFCisestablishedtorealizeconvenienthuman-computerinteraction.Themainresearchcontentsandinnovationsareasfollows

7、:Intheaspectofcameracalibration,thecoordinatesystemsinvolvedin3Dreconstructionsystemandtheirtransformationrelationshipareintroducedfirstly.Thegeometricmodelofmulti-sensingvisionsystemisintroduced.Basedontheanalysisofthecalib