基于雙目立體視覺原理的自由曲面三維重構.pdf

1、自由曲面三維重構技術在反求工程、虛擬現(xiàn)實等領域具有廣泛的應用價值。立體視覺方法是實現(xiàn)自由曲面三維重構的重要手段之一。在立體視覺系統(tǒng)中，攝像機標定和圖像之間的對應點匹配一直是研究熱點和難點。本文以自由曲面三維重構為目的，構建雙目立體視覺實驗系統(tǒng)，對立體視覺系統(tǒng)的攝像機標定及圖像匹配兩個方面的內(nèi)容展開深入研究。 本文采用遺傳算法對立體視覺系統(tǒng)的攝像機進行標定，針對標準遺傳算法編碼方式存在的缺陷，提出了參數(shù)搜索區(qū)間自適應調(diào)整的編碼方法

2、。該方法在保持染色體編碼長度不變的情況下，能同時滿足搜索空間大小和編碼精度的要求，從而有效地實現(xiàn)了以遺傳算法對雙目視覺這一高維、非線性系統(tǒng)的攝像機標定，也為提高標準遺傳算法在解決非線性、復雜函數(shù)優(yōu)化問題的計算性能方面提供了新的思路。 另一方面，通過用BP神經(jīng)網(wǎng)絡模擬立體視覺系統(tǒng)三維空間與二維圖像平面之間的物、像對應關系，建立了雙目立體視覺系統(tǒng)的攝像機隱式標定模型，避免了因數(shù)學模型的不完善而帶來的系統(tǒng)誤差。借助精密的數(shù)控移動工作臺

3、獲取了密集的標定樣本數(shù)據(jù)，并在神經(jīng)網(wǎng)絡訓練過程中采用正則化方法，有效地提高了標定精度和增強了BP神經(jīng)網(wǎng)絡結(jié)果的推廣能力。 針對自由曲面存在圖像特征稀少的問題，本文分別采用向?qū)ο蟊砻嫱渡浯笮」獍吆蜅l紋的方法，人為增加圖像特征，有效地提高了立體視覺去歧義匹配的能力。 在采用投射大小光斑的方法中，提出了基于射影變換原理的分塊匹配算法。該算法對由大點構成的區(qū)域進行標準形狀變換，然后對左右圖像對應區(qū)域內(nèi)的小點實現(xiàn)自動匹配，有效地解

4、決了大小光斑匹配的問題。 本文對立體視覺系統(tǒng)的極線約束性質(zhì)進行深入研究，提出了一種新的投影校正方法。該方法利用極線約束原理計算左右圖像平面的極點坐標及極線相對位置調(diào)整系數(shù)，建立左右圖像平面的投影校正公式。在投影校正后的左右圖像平面上，所有極線相互平行且處于水平方向，共軛極線位于同一條水平線上，使左右圖像的對應點匹配搜索從二維平面降至一維水平線，為圖像匹配提供了極為有利的約束條件。 在得到對象的三維模型后，利用由BP神經(jīng)網(wǎng)