资源描述：
《多目立体视觉坐标测量中拼接方法的研究_杜娜.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。
1、科技信息○高校讲台○SCIENCE&TECHNOLOGYINFORMATION2007年第26期多目立体视觉坐标测量中拼接方法的研究杜娜许凌羽尹江会(青岛大学国际学院山东青岛266061)【摘要】本文描述了一种针对多目立体视觉坐标测量技术的简单拼接方法。多目立体视觉的测量中,为了满足精度和完整性要求,必须进行多次测量。拼接就是将每次测量得到的三维点集进行坐标变换,融合到同一坐标系下的过程。本文提出的拼接方法不需要增加非线性约束,只是通过引入辅助点,就能线性的处理公共点共面的拼接问题,使得测量方法更加高效、实用。本文也给出了这种拼接方法的仿真试验结果。【关键
2、词】计算机视觉;多视点;坐标测量;三维拼接1.引言换关系M可以表示为基于立体视觉[1,2]的测量技术[3]是一种非接触式的光学测量技术,!mmm0$"111213%"%以其非接触性,测量速度快,以及精度高等优点广泛应用于工业三维"mmm0%"212223%测量,反求工程等领域。某些测量过程中,待测对象占据较大的视场区M="%(式3-2)"mmm0%"313233%域,或者待测物体的形状不规则。这种情况下,为了满足精度要求以及"%"mmm1%#414243&完整性要求,测量空间必须被划分为若干子空间,每一个子空间范围根据式3-1,式3-2列出写成如下的方程组
3、:由对应的视点决定。国内外有许多关于这种多视点视觉测量方法的研xm+ym+zm+m=x究[4]B11B21B3141A。xm+ym+zm+m=y(式3-3)子空间的测量结果是在其局部坐标系下进行表达的,不能反映待B12B22B3242A测对象的整体信息,必须对这些结果拼接,最终融合到一个统一的坐xBm13+yBm23+zBm33+m43=zA标系下。目前有许多对多视点数据拼接的研究[5,6,7,8]。主要是通过给出对于任意一个公共点,都能够得到满足式3-3的3个方程,所以公共部分的若干个对应点对来确定相邻子空间的坐标变换关系,但是要求解12个未知数mij(
4、i=1⋯3,j=1⋯4),至少要有4个线性无关,即这种方法在公共点共面时不能正常工作,需要增加一些非线性的约束非共面公共点对。对于多于4个的非共面公共点,通过最小二乘法降或者通过旋动理论来解决。本文提出了一种拼接方法,仅求解线性方低误差。从坐标系CB向坐标系CA的转换,包括平移和旋转共有6个程就能处理公共点共面的三维数据集拼接,使测量系统应用更广泛。自由度,3个表示旋转的分量,3个表示平移分量。根据4个公共点可2.多视点视觉测量系统概述以列出12个方程,多于自由度6,所以4个对公共点存在冗余信息。2.1立体视觉测量的基本原理原因是用线性的单个变量来表示矩阵
5、中非线性项,通过增加额外变量视觉测量依据的是三角测量原理。两个摄像机同时对待测对象进的代价将非线性问题转化成线性问题。行采集,特征点在两个像平面上成像的视差反映了该特征点的深度。对于拼接平面点集或者曲率较小的曲面点集,或者公共点恰好共对于视觉测量原理以及测量的实现方法有许多文献对其进行了详细面(例如只有3个公共点对)的情况,这种线性相关的方程组不能有效介绍[1,2]。地求解变换矩阵。需要利用变换矩阵本身的性质给出非线性约束,引2.2多视点视觉测量的原理入非线性方程,降低了测量系统的效率和精度。本文提出的拼接方法由于各视点独立标定,标定所参考的坐标系往往是局
6、部坐标系。能够线性地对上述情况进行处理。具体算法描述如下:所以三维测量数据在各自的坐标系下被表示,不能直接使用。许多测假设PA,QA,RA是在视点A计算得到的三个非共线空间点,PB,量系统的应用是针对待测物的完整三维描述,所以需要将各视点的三QB,RB是视点B测量点集中的3个非共线点,PA,QA,RA与PB,QB,RB维数据进行配准融合,转化成统一坐标系下的完整数据。由于待测对一一对应,是同一个空间点在不同视点的映像。如图3-1。算法步骤如象一般可以看作刚体,坐标系之间只有平移和旋转变换关系,问题的下:关键就是确定视点所在坐标系之间的变换矩阵。拼接的前提是
7、相邻子空间测量点集间存在若干公共点。当相邻三维点集存在3个或3个以上的非共线公共点对时,两个坐标系间的变换关系就能唯一的确定。假设有n个视点,每个视点计算得到的空间点集用Pi(i=1⋯n)表示,每个视点内的三维数据经过坐标变换矩阵Mj(j=1⋯n)与相邻视点进行坐标配准。经过n次这样的变换以后,所有三维信息在同一个坐标系下进行完整的描述。视点之间拼接配准的关键就是求取坐标变换矩阵Mj(j=1⋯n)。图3-1PA,QA,RA与PB,QB,RB相邻视点的公共空间点3.多视点测量数据的拼接拼接过程是在各视点的三维数据计算完成后,把这些定位在局部第一步:根据PA,
8、QA,RA计算得到3个空间向量PAQA,QARA以及平坐标系下的数
