基于SFM的多源目标三维重构方法研究

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1、１ｎｍＷ硕士学位论文｜＿（ｍ＆：ｆ基于ＳＦＭ的多源目标三维重构方法研究作者姓名王静｜：；指导教师姓名、职称张建奇教授申请学位类别工学硕士学校代码10701学号1505122243分类号TN2密级公开西安电子科技大学硕士学位论文基于SFM的多源目标三维重构方法研究作者姓名：王静一级学科：电子科学与技术二级学科：物理电子学学位类别：工学硕士指导教师姓名、职称：张建奇教授学院：物理与光电工程学院提交日期：2018年6月Researchon3DReconstructionMethodforMulti-SourceObjectBasedonSF

2、MAthesissubmittedtoXIDIANUNIVERSITYinpartialfulfillmentoftherequirementsforthedegreeofMasterinPhysicalElectronicsByJingWangSupervisor:JianqiZhangTitle:ProfessorJune2018摘要摘要基于SFM（StructureFromMotion，从运动恢复结构）算法的三维重构技术是计算机视觉中非常重要的研究内容，这种技术是将不同角度拍摄的照片作为输入数据，通过重构算法来获取目标的三维模型。由于该技术具有计算精度高、采集数据便捷、实

3、用性较高等优点，因此常用于光电虚拟现实中仿真真实场景、游戏动画中制作真实模型、医疗诊断中模拟人体组织结构等。目前很多应用领域不仅需要重构出目标的三维模型，也需要模型表面具有红外热信息，但是由于红外成像原理的独特性，导致获取的红外图像具有细节不明显，纹理不清晰等特点，很难直接从红外图像恢复场景或目标的三维模型，因此需要将可见光图像与红外图像进行配准，然后重构出具有形状大小、颜色信息，又具有温度特征的三维模型。本文分析了三维重构方法的发展现状，并在研究SFM三维重构算法原理的基础上，针对可见光图像与红外图像各自的特征，提出一种基于SFM算法的多源目标三维重构方法，实现了对多源目标进

4、行三维重构的目的。研究内容主要有以下几个方面：（1）摄像机的标定是对图像进行三维重构的前提，本文研究了摄像机的成像模型和标定方法。首先介绍了三维重构所需相关坐标系之间的转换原理和摄像机成像模型；然后介绍了几种常见的摄像机标定方法，并重点介绍了棋盘格平面标定法；最后借鉴棋盘格方法对本文所使用的摄像机进行标定，并进行畸变校正。（2）可见光图像与红外图像的配准是实现多源目标三维重构的重点，本文深入研究了多源图像配准的实现原理和过程。首先针对可见光图像与红外图像的特征，分别对其进行预处理以增强图像特征；然后检测出图像的边缘并提取SURF特征点；再利用SURF特征点对多源图像进行匹配，并

5、通过仿射变换实现红外图像与可见光图像的配准。（3）重点研究了基于SFM算法的三维重构实现过程。首先介绍了SIFT特征点的提取原理，并通过SIFT方法检测图像特征；然后介绍了SFM重构算法的具体过程，包括极线约束、求解本征矩阵、分解出投影矩阵、进行三角化重构、合并多目视图重构结果。利用可见光图像获得目标的三维模型，最后再将红外图像映射到三维模型。实现多源目标三维重构的目的。关键词：三维重构，多源图像配准，SFM算法，摄像机标定IABSTRACTABSTRACTThe3D(three-dimensional)reconstructiontechnologybasedonSFM(St

6、ructureFromMotion)algorithmisveryimportantincomputervision,whichtakesphotostakenfromdifferentanglesofviewasinputdataandrestores3Dmodeloftargetbyreconstructionalgorithm.Becauseoftheadvantagesofhighaccuracy,convenientdatacollectionandhighpracticability,thistechniqueisoftenusedtosimulatethereal

7、sceneinphotoelectricvirtualreality,tomakerealmodelsingameanimation,andtosimulatethetissuestructureofhumanbodyinmedicaldiagnosis.Atpresent,manyapplicationsrequirenotonlythereconstructionofthetarget3Dmodel,butalsotheinfraredthermalinformationonthemod