基于多视图几何的三维测量技术研究.pdf

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1、地质·勘察·测绘建材与装饰2015年11月基于多视图几何的三维测量技术研究潘其锋任悦萍（浙江新景市政园林有限公司浙江绍兴312000）摘要：随着三维测量技术的推广，基于多视图的测量技术研究越来越热门。由于摄像机标定的精度会对视觉测量的结果造成影响，因此基于多视图几何的三维测量技术的关键是对摄像机进行标定。本文利用一台CCD（电荷耦合元件）摄像机在没有标定靶的条件下完成高精度的视觉测量。关键词：多视图；三维测量；技术研究中图分类号：TP391.41文献标识码：A文章编号：1673-0038（2015）47-0192-02对摄像机的标定时三维测量技术中的关键环节，一般在摄像

2、数字信号进行压缩后保存到摄像机内部的存储设备上。CCD图机标定的过程中都要借助参考点或者标定靶来实现，因此视觉像传感器会在光纤的照射下反应出电荷量，不同的感光单元将测量的效率就会收到影响。随着科学技术的发展，建筑行业对精电信号集中起来就形成一幅完整的图像。密测量技术提出了较高的要求，不仅要担负产品质量检验的重在多视图三维测量系统中，CCD图像传感器是至关重要的任，而且还要提高建筑产品的生产效率。本研究中在标定CCD摄部件，一般用CCD尺寸、像素数量、信噪比和灵敏度来衡量传感像机的过程中采用摄像机的自标定技术，利用基于绝对二次曲器的性能。面的摄像机自标定方法，完全不需要借

3、助标定靶。将计算机视图在建筑测量过程中，通常对图像中提取的边缘点进行椭圆拟中的多视觉方法与单目视觉测量技术相结合，可以利用单个的合，因为圆形的标志点往往会被投影成椭圆形的标志点，通过椭CCD摄像机完成三维测量。圆拟合后可以计算出椭圆的中心坐标。将椭圆的一般式方程表1摄像机视觉测量理论示为：Ax2+Bxy+Cy2+Dx+Ey+F=0摄像机视觉测量技术的核心是在图像数据的基础上实现三维重构，三维重构技术涉及到射影几何理论。将椭圆的中心坐标表示为：图1是摄像机成像模型的几何关系。x=BE-CD02AC-BBD-AEy=02AC-B由于图像噪声会对椭圆标志点的中心定位精度造成一

4、定的影响，因此必须对标志点边缘进行多次拟合以消除图像噪声。当第一次椭圆拟合结束后，计算出边缘像素点的残差，剔除残差较大的像素点，对剩余的像素点进行二次拟合，以提高标志点中心坐标的定位精度。如果标志点在图像中所占的像素面积较小，可以利用图像插值的方法扩充边缘像素点，提高椭圆拟合精度。3CCD摄像机的自标定图1摄像机成像模型的几何关系在基于多视图几何的三维测量过程中，摄像机标定时非常重P点是空间点P在摄像机像面中的像，O-XYZ为物面坐标要的步骤，直接关系着视觉测量的精度，摄像机自标定技术的优系，P点的坐标可以直接得出，o-uv为像面坐标系，可以直接得点在于摆脱了对标定靶的

5、依赖，测量过程中也不需要复杂的机出p点的坐标，o-xyz为摄像机坐标系，o为光心。摄像机在成像械结构来控制摄像机的运动，本研究中利用对偶绝对二次曲面过程中，通过矩阵变换将三维空间点转换为二维图像，例如将P的理论进行摄像机自标定[2]。转换为p。在同一场景下，将两台摄像机视图之间的射影几何称为对极3.1绝对对偶二次曲面标定原理*几何，对极几何直接与摄像机的结构参数和相对参数和相对姿将空间中的对偶二次曲面记为Q，它是一个秩为3的4×4∞态有关，并且独立于空间场景[1]。矩阵，只要能够正确计算出射影空间下的绝对对偶二次曲面，利2数字图像的获取和处理用射影分解方法就可以求出摄像

6、机矩阵，得出摄像机的内参数多视图几何测量技术的目的是要获取被测目标的图像，随着矩阵。当CCD摄像机在不同的位置进行拍摄时，可以通过不同图半导体技术和光电传感技术的发展，CCD电荷耦合元件被广泛幅所得出的约束方程来求出矩阵中的未知量。应用于摄像机图像传感器中。3.2摄像机自标定方法CCD传感器中的半导体材料感光度较高，将光信号转变成由于图像矩阵中的未知量较多，直接利用线形方程进行线形电信号，即利用A/D转换器实现模拟信号向数字信号的转变，对求解可能出现局部最优解的情况，因此可以先标定摄像机的主·192·2015年11月建材与装饰地质·勘察·测绘点坐标，标定出摄像机的焦距，

7、整体优化摄像机内的参数。点的二维坐标，该方法简单高效、精度高，具有优越的实用性和T应用前景[4]。假设主点坐标为[u，v]，令变换矩阵为：tt以X表示j号特征点的空间齐次坐标，以Pi表示摄像机在j杉山10-u煽衫t山衫i山衫拍摄i号图像时的摄像机矩阵，以x表示空间特征点X在i号图T=山01-v衫jjK山t衫山衫山衫i山衫删001闪像上的齐次坐标，以λ表示空间特征点Xj到i号图像上的摄影j摄像机在拍摄多幅图片之后，可以联系多个方程，得出m×10深度，即表示物点在光轴方向上的深度，则可以得出：的系数矩阵，其中m表示拍摄数量，利用射影空间下的对