基于Kinect的旋转刚体三维重建方法-论文.pdf

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1、计算机与现代化2014年第5期JISUANJIYUXIANDAIHUA总第225期文章编号：1006-2475(2014)05-00894)5基于Kinect的旋转刚体三维重建方法韦羽棉，尚赵伟(重庆大学计算机学院，重庆400030)摘要：针对在非匀速非定轴旋转条件下利用Kinect进行刚体三维重建问题，提出一种改进的基于Kinect传感器的旋转刚体三维重建方法。首先利用Kinect采集深度图像，然后用改进的加权ICP(herativeClosestPoint)算法在非匀速非定轴旋转条件下进行配准，再将各点云变换到同一坐标系下，最后根据所得点云生成三维模型表面，通过GPU(

2、GraphicProcess．ingUnit)编程技术来提高计算速度以满足实际需求。实验结果表明：该方法具有重建效果良好的特点。关键词：三维重建；Kinect；旋转；点云；配准；刚体中图分类号：TP391文献标识码：Adoi：10．3969／j．issn．1006_2475．2014．05．0203DReconstructionMethodofRotationalRigidObjectBasedonKinectWEIYu—mian，SHANGZhao-wei(CollegeofComputerScience，ChongqingUniversity，Chongqing4000

3、30，China)Abstract：AimingattheproblemofusingKinectforrigidobject3Dreconstructionundertheconditionofnon-fixedaxisandnon·uniformrotation，thispaperpresents81'1improvedrigidobject3DreconstructionmethodbasedonKinectsensor．First，thedepthimageisacquiredbytheKinectdepthcamera．Thentheimprovedweighte

4、dICP(IterativeClosestPoint)algorithmisusedforregistrationundertheconditionofnon-fixedaxisandnon-uniformrotation．andallthepointcloudsaletransformedtoauniversalcoordinatesystem．Finallythe3Dmodelsurfaceiscreatedbasedonthepointcloud．TheGPU(GraphicProcessingUnit)pro-grammingtechniqueisusedtorai

5、sethecalculatingspeedtomeettheactualdemand．Theexperimentalresultsshowthatthismethodisoftheadvantagesofgoodreconstructionefect．Keywords：3Dreconstruction；Kinect；rotation；pointcloud；registration；rigidobject维重建技术已在游戏、影视动画制作、虚拟现实、医疗0引言影像和文物保护等领域得到了广泛应用。基于计算机视觉的三维重建方法是利用多幅物Kinect是微软公司于2010年6月推出，

6、用于体表面二维图像来重建物体三维模型，相当于物体表XBox360游戏主机的外设。Kinect是一种主动传感面成像的逆过程⋯。根据物体表面图像获取方式可器，有3个镜头，中间镜头是RGB彩色摄像机，左右分为两类：运动恢复结构方法(StructurefromMotion，两边镜头分别是红外线发射器和红外线CMOS摄像SFM)和多摄像机三维重建方法(3DReconstruction机所构成的3D结构光深度信息感应器(如图1所fromMultipleCameras)。运动恢复结构方法通过单个示)』。其获取深度图像使用的是主动获取方式，通摄像机相对于物体运动来获得不同视点下物体二维过红

7、外发射器发射结构光，由红外线摄像机接收红外图像序列，从中恢复物体三维结构。而多摄像机三维线反射信息，处理后就能获得每个点的深度值。．重建方法使用多摄像机从不同视点拍摄物体二维图nect每秒钟可获得30帧深度图像，分辨率为640X像，计算生成其三维模型。这两种方法均利用多视点480。的二维图像信息实现三维重建，但运动恢复结构方法Kinect目前主要应用于游戏J、手势识别和骨只需一台摄像机，成本低，应用范围更广。近年来，三架识别等领域。因Kinect获得物体深度信息不受收稿日期：2014-03-21基金项目：国家自然科