基于OpenCV的三維重建研究與實(shí)現(xiàn).pdf

1、人類(lèi)有五種感覺(jué)：視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)、嗅覺(jué)、味覺(jué)和觸覺(jué)，視覺(jué)無(wú)疑是人類(lèi)感知世界最重要的方式，并且確實(shí)，人類(lèi)獲取外界的信息，大部分是通過(guò)視覺(jué)。視覺(jué)是人類(lèi)觀察世界、認(rèn)識(shí)世界的重要手段。人類(lèi)通過(guò)眼睛和大腦來(lái)獲取、處理和理解視覺(jué)信息。
　　計(jì)算機(jī)視覺(jué)就是用計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)人的視覺(jué)功能，對(duì)客觀世界的三維信息進(jìn)行感知和解釋的一門(mén)學(xué)科。計(jì)算機(jī)視覺(jué)的研究目的是要使計(jì)算機(jī)具有通過(guò)三維圖像認(rèn)知維信息的能力，包括目標(biāo)物體的形狀、位置、姿態(tài)、運(yùn)動(dòng)等。計(jì)算機(jī)視覺(jué)研究的內(nèi)容

2、十分廣泛，包括立體視覺(jué)、運(yùn)動(dòng)視覺(jué)、顏色視覺(jué)、主動(dòng)視覺(jué)等。計(jì)算機(jī)視覺(jué)的本質(zhì)是從二維圖像信息重構(gòu)三維物體的可視部分，三維物體表面的重建和表達(dá)問(wèn)題在視覺(jué)研究中不僅具有重要的理論價(jià)值，而且也有著廣泛的應(yīng)用需求。盡管人們已在該領(lǐng)域進(jìn)行了大量的工作，但是隨著制造自動(dòng)化、設(shè)計(jì)自動(dòng)化、車(chē)輛導(dǎo)航、智能機(jī)器人、人臉識(shí)別等技術(shù)的發(fā)展，迫切需求快速、精確、魯棒性強(qiáng)、適用面廣的三維物體形狀重建方法，對(duì)計(jì)算機(jī)視覺(jué)理論的發(fā)展提出了更高的要求。立體視覺(jué)是計(jì)算機(jī)視覺(jué)的一

3、個(gè)重要分支，而其中基于兩幅圖像的雙目立體視覺(jué)是立體視覺(jué)的一個(gè)研究熱點(diǎn)。雙目立體視覺(jué)直接模擬人類(lèi)雙眼處理景物的方式，從兩個(gè)視點(diǎn)觀察同一個(gè)景物，即由不同位置的兩臺(tái)或一臺(tái)攝像機(jī)經(jīng)過(guò)移動(dòng)或旋轉(zhuǎn)拍攝同一幅場(chǎng)景，通過(guò)三角測(cè)量的原理計(jì)算空間點(diǎn)在兩幅圖像像素間的視差來(lái)恢復(fù)目標(biāo)物體的深度信息。最后通過(guò)得到的深度信息來(lái)恢復(fù)出物體的表面形狀。一個(gè)完整的計(jì)算機(jī)三維重建系統(tǒng)可以分為六個(gè)部分：圖像采集、攝像機(jī)標(biāo)定、圖像預(yù)處理、特征點(diǎn)的提取和立體匹配、深度信息計(jì)算、

4、物體表面三維重建及后處理。其中的關(guān)鍵技術(shù)有攝像機(jī)標(biāo)定、圖像立體匹配，以及后處理三項(xiàng)。
　　本文主要考慮基于OpenCV平臺(tái)的立體視覺(jué)方法，利用CCD或數(shù)碼攝像機(jī)和圖像采集卡進(jìn)行圖像采集。這是一種基于被動(dòng)線索的方法，一般需要解決相機(jī)定標(biāo)、特征的檢測(cè)和匹配和三維幾何模型的獲取等問(wèn)題。其中，特征的檢測(cè)和匹配是最關(guān)鍵的問(wèn)題，即如何建立空間中同一點(diǎn)在不同圖像上的對(duì)應(yīng)關(guān)系。在匹配上，本文使用了基于窗口的稀疏點(diǎn)匹配和密集點(diǎn)匹配。文章的重點(diǎn)主要在