針對傳統(tǒng)方法難以直接用大規(guī)模測量范圍的移動(dòng)球形全景影像較好地實(shí)現(xiàn)三維重建的問題,該文提出基于GPS改進(jìn)的三維重建方法。采用增量式運(yùn)動(dòng)恢復(fù)結(jié)構(gòu)算法,基于GPS改進(jìn)了影像匹配,場景初始化和光束法調(diào)整等主要步驟,較好地加快了影像匹配速度,實(shí)現(xiàn)大規(guī)模影像數(shù)據(jù)集的EG圖的有效構(gòu)建;減少了兩兩匹配的誤差對初始位姿估計(jì)的影響,實(shí)現(xiàn)更快更好的模型重建;采用基于GPS位置信息加權(quán)的光束法調(diào)整優(yōu)化影像位姿和場景模型,實(shí)現(xiàn)三維重建尺度的準(zhǔn)確恢復(fù)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,本文方法不僅有效地解決了傳統(tǒng)增量式運(yùn)動(dòng)恢復(fù)結(jié)構(gòu)算法在大規(guī)模重建過程中丟失影像的問題,還顯著地提高了位姿估計(jì)效率,并且合理地優(yōu)化了場景重建效果。 

【文章來源】：測繪科學(xué). 2020,45(05)北大核心CSCD

【文章頁數(shù)】：10 頁

【部分圖文】：

算法流程

球形全景影像成像模型可以看做一個(gè)虛擬球形相機(jī),以球心為相機(jī)光心,通過中心透視投射到球面上進(jìn)行成像,如圖2所示。平面影像ABCD為球形全景影像經(jīng)過透視投影所得,長為W,寬為H,滿足2∶1的關(guān)系。設(shè)A為原點(diǎn),AB為x軸,AD為y軸,建立球形全景影像平面坐標(biāo)系,同時(shí)令空間原點(diǎn)為球心O,指向G在球形全景影像上的映射H為Z軸,X軸在球形全景赤道平面上與Z軸垂直,建立球形全景空間直角坐標(biāo)系[13]。球形全景影像空間坐標(biāo)系中,Pc為三維場景任意模型點(diǎn)坐標(biāo),經(jīng)過中心投影在球形全景影像上成像為點(diǎn)P(x,y,z),該像點(diǎn)在球形全景平面影像ABCD上存在唯一對應(yīng)的像點(diǎn)M(u,v)。像點(diǎn)P在球形全景空間直角坐標(biāo)系的坐標(biāo)還可以用經(jīng)緯度表示,得到點(diǎn)M和P之間的映射關(guān)系,見式(1)和式(2)。

式中:Rw為3×3的矩陣;tw為3×1的矢量,分別表示攝影坐標(biāo)系相對于全局坐標(biāo)系的旋轉(zhuǎn)和平移量。為了找到正確的同名點(diǎn)匹配關(guān)系,一般需要利用對極幾何約束來剔除誤匹配。如圖2(a)所示,C和C′分別為兩個(gè)球形相機(jī)中心的三維坐標(biāo);x和x′分別為物方點(diǎn)X投影到球面上的三維點(diǎn)坐標(biāo),x、C和C′可確定核面π、x′,C和C′可確定核面π′,核面與相機(jī)球面相交得到大圓形核線,在三維空間中相交得到直線L[12]。如圖3(b)所示,點(diǎn)X、x、C、C′、x′、 L仍在同一個(gè)平面上,用R和t分別表示相對位姿的旋轉(zhuǎn)矩陣和平移矢量,對極幾何約束可以表示為式(5)。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]全景媒體的系統(tǒng)架構(gòu)研究綜述[J]. 羅瑩,宋利,解蓉,羅傳飛.  電信科學(xué). 2018(02)
[2]車載MMS激光點(diǎn)云與序列全景影像自動(dòng)配準(zhǔn)方法[J]. 陳馳,楊必勝,田茂,李健平,鄒響紅,吳唯同,宋易恒.  測繪學(xué)報(bào). 2018(02)
[3]球面全景影像相對定向與精度驗(yàn)證[J]. 謝東海,鐘若飛,吳俁,符晗,黃小川,孫振興.  測繪學(xué)報(bào). 2017(11)
[4]增量式SFM與POS輔助光束法平差精度比較[J]. 薛武,張永生,趙玲,于英,王濤,李磊.  測繪學(xué)報(bào). 2017(02)

碩士論文
[1]球形全景影像位姿估計(jì)[D]. 吳幼絲.武漢大學(xué) 2017
[2]全景圖像獲取和顯示技術(shù)研究[D]. 何鼎乾.解放軍信息工程大學(xué) 2013



本文編號(hào)：3323128