近年來,隨著計算機視覺領(lǐng)域相關(guān)技術(shù)正如火如荼的發(fā)展著,三維重建越來越受到相關(guān)專家學(xué)者的重視。而隨著三維重建場景的復(fù)雜度越來越高,以及重建精度的要求越來越高,重建的難度也隨之增加。其中,主要體現(xiàn)在幾個方面,例如靜態(tài)場景下動態(tài)物體的干擾,背景以及其他非重建目標的干擾,環(huán)境噪聲影響采集三維點云的精度、點云之間的相互遮擋等,這些因素都會影響到重建精度和準確性。近年來提出的相關(guān)方法多分為兩類,一類是針對固定靜態(tài)場景的三維建模,另一類針對動態(tài)物體將其置于旋轉(zhuǎn)平臺上,利用靜態(tài)相機捕捉圖像,進而獲得不同角度下的物體點云數(shù)據(jù)。本論文將綜合這兩方面的實驗場景,探討動態(tài)相機拍攝動態(tài)旋轉(zhuǎn)物體的姿態(tài)位置,實現(xiàn)復(fù)雜場景下的目標物體重構(gòu),并進一步估計出目標物體的運動信息。本課題采用基于Real Sense的結(jié)構(gòu)光相機來獲得目標的RGB-D圖像數(shù)據(jù)。本文首先介紹了針孔成像模型并建立了結(jié)構(gòu)光的視覺成像模型,推導(dǎo)了根據(jù)RGB-D圖像數(shù)據(jù)還原三維空間點坐標的方法。然后針對物體重建這一課題,本文引入圖像預(yù)處理模塊。這里主要分為物體跟蹤和物體分割兩大模塊,借助物體跟蹤縮小目標感興趣區(qū)域以提高物體分割的準確度。物體跟蹤模塊采用的... 

【文章來源】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)黑龍江省 211工程院校 985工程院校

【文章頁數(shù)】：77 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

三維重建效果圖

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文2其次，最近VR以及AR技術(shù)的火爆，離不開三維重建技術(shù)的發(fā)展。通過讓用戶佩戴相應(yīng)傳感設(shè)備，在用戶做動作的同時進行動作捕捉，將人物的肢體動作乃至面部表情進行識別分析以及解算，以獲得三維動作數(shù)據(jù)，從而達到逼真復(fù)原重現(xiàn)真人的復(fù)雜動作的目的。再例如如今火熱的體感交互游戲等，也是利用三維重建技術(shù)，實現(xiàn)真實環(huán)境中的用戶和虛擬游戲界面的交互。圖1-2PhotoMetric無人機測繪點云效果圖最后三維重建另一大應(yīng)用方向是物體級別的掃描重建，現(xiàn)如今市場上已經(jīng)涌現(xiàn)出諸多款式的3D掃描儀，其優(yōu)勢在于高精度和高細節(jié)度，精度可以達到0.05mm的量級，具體原理是通過投射高精度的激光光束到被測物體，分析投射光的變形率來計算物體空間坐標的相對距離，接著利用獲取到的數(shù)百萬級別的高精度點云數(shù)據(jù)來重建物體的三維表面，如圖1-3所示是手持某部國產(chǎn)3D掃描儀旋轉(zhuǎn)掃描某葉輪鑄件的示意圖以及重建完成得到的三維模型。但是3D掃描儀缺點類似于激光雷達，其成本造價過高，當(dāng)前市面上的掃描儀多在萬元級別不等，這也極大限制了3D掃描儀的應(yīng)用場景。而近些年來，諸如Kinect、XtionPro、RealSense等消費級RGB-D相機開始普及成為市場主流，甚至在移動設(shè)備上也可以直接使用深度相機進行開發(fā)，這種硬件層面上的普及也使得三維重建相關(guān)技術(shù)逐步開始進入人們的日常生活之中。盡管物體級別的三維重建已經(jīng)開展多年，但是大多分為兩類重建場景，一類是類似于SLAM的動態(tài)相機掃描靜態(tài)物體，另一類則是將動態(tài)物體置于轉(zhuǎn)盤（turntable）之上，固定相機獲取不同角度物體數(shù)圖1-3手持掃描儀重建葉輪零件所得三維模型效果圖

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文2其次，最近VR以及AR技術(shù)的火爆，離不開三維重建技術(shù)的發(fā)展。通過讓用戶佩戴相應(yīng)傳感設(shè)備，在用戶做動作的同時進行動作捕捉，將人物的肢體動作乃至面部表情進行識別分析以及解算，以獲得三維動作數(shù)據(jù)，從而達到逼真復(fù)原重現(xiàn)真人的復(fù)雜動作的目的。再例如如今火熱的體感交互游戲等，也是利用三維重建技術(shù)，實現(xiàn)真實環(huán)境中的用戶和虛擬游戲界面的交互。圖1-2PhotoMetric無人機測繪點云效果圖最后三維重建另一大應(yīng)用方向是物體級別的掃描重建，現(xiàn)如今市場上已經(jīng)涌現(xiàn)出諸多款式的3D掃描儀，其優(yōu)勢在于高精度和高細節(jié)度，精度可以達到0.05mm的量級，具體原理是通過投射高精度的激光光束到被測物體，分析投射光的變形率來計算物體空間坐標的相對距離，接著利用獲取到的數(shù)百萬級別的高精度點云數(shù)據(jù)來重建物體的三維表面，如圖1-3所示是手持某部國產(chǎn)3D掃描儀旋轉(zhuǎn)掃描某葉輪鑄件的示意圖以及重建完成得到的三維模型。但是3D掃描儀缺點類似于激光雷達，其成本造價過高，當(dāng)前市面上的掃描儀多在萬元級別不等，這也極大限制了3D掃描儀的應(yīng)用場景。而近些年來，諸如Kinect、XtionPro、RealSense等消費級RGB-D相機開始普及成為市場主流，甚至在移動設(shè)備上也可以直接使用深度相機進行開發(fā)，這種硬件層面上的普及也使得三維重建相關(guān)技術(shù)逐步開始進入人們的日常生活之中。盡管物體級別的三維重建已經(jīng)開展多年，但是大多分為兩類重建場景，一類是類似于SLAM的動態(tài)相機掃描靜態(tài)物體，另一類則是將動態(tài)物體置于轉(zhuǎn)盤（turntable）之上，固定相機獲取不同角度物體數(shù)圖1-3手持掃描儀重建葉輪零件所得三維模型效果圖

【參考文獻】：
期刊論文
[1]基于改進SIFT-ICP算法的物體點云建模方法[J]. 于灝,杜華軍,蔡瑩皓,魯濤,王睿,王碩.  高技術(shù)通訊. 2019(08)
[2]結(jié)構(gòu)光編碼方法綜述[J]. 陳彥軍,左旺孟,王寬全,吳秋峰.  小型微型計算機系統(tǒng). 2010(09)



本文編號：3133657