光柵投影三維測(cè)量技術(shù)作為三維測(cè)量領(lǐng)域最受歡迎的發(fā)展方向,有著非接觸、精度高等優(yōu)點(diǎn),而多攝像機(jī)三維測(cè)量系統(tǒng)相較于單攝像機(jī)系統(tǒng)而言,視場(chǎng)更大,應(yīng)用范圍更加廣泛。本文對(duì)多攝像機(jī)光柵投影系統(tǒng)的標(biāo)定,以及點(diǎn)云的后續(xù)融合優(yōu)化進(jìn)行了研究,并提出了新方法,在搭建的實(shí)物系統(tǒng)上驗(yàn)證了所提方法的有效性,主要工作如下:（1）本文提出了一種多攝像機(jī)系統(tǒng)配置方案以及全局標(biāo)定方法,設(shè)計(jì)了一種三維立方體標(biāo)定物,每個(gè)視角下的攝像機(jī)只對(duì)立體標(biāo)定物的一個(gè)面進(jìn)行標(biāo)定,由于立體標(biāo)定物的多個(gè)面本身已經(jīng)處于一個(gè)統(tǒng)一的世界坐標(biāo)系下,故其多個(gè)面下的特征點(diǎn)坐標(biāo)自然處于統(tǒng)一的世界坐標(biāo)系,因此只需對(duì)多個(gè)攝像機(jī)同時(shí)進(jìn)行一次平面標(biāo)定即可完成全局標(biāo)定。另外,針對(duì)該標(biāo)定方法的整體誤差,本文提出一種修正方法,利用標(biāo)定物上所設(shè)特征點(diǎn)的世界坐標(biāo)和實(shí)際重建出的特征點(diǎn)坐標(biāo)之間的偏差來(lái)求取修正參數(shù),將該參數(shù)應(yīng)用到測(cè)量中,提高整體點(diǎn)云的精度。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明本文提出的方法切實(shí)可行。（2）針對(duì)多攝像機(jī)系統(tǒng)測(cè)量點(diǎn)云的重疊現(xiàn)象,本文提出了一種合并重疊點(diǎn)云的融合方法。首先,根據(jù)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn),利用投影法來(lái)簡(jiǎn)單而準(zhǔn)確地提取出重疊區(qū)域在圖像中的位置,并對(duì)應(yīng)到三維空間的重疊區(qū)域;... 

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【部分圖文】：

圖像物理坐標(biāo)和圖像像素坐標(biāo)的關(guān)系

第二章三維測(cè)量基礎(chǔ)理論11圖2-2攝像機(jī)的成像原理圖中展現(xiàn)了四個(gè)坐標(biāo)系之間的關(guān)系，根據(jù)小孔成像模型，空間中一點(diǎn)P(xw,yw,zw)T透過(guò)攝像機(jī)鏡頭在像平面成像為p(u,v)T，首先從世界坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換成攝像機(jī)坐標(biāo)系，然后從攝像機(jī)坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換到圖像物理坐標(biāo)系，最后從圖像物理坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換到圖像像素坐標(biāo)系，其中第一步和第三步的轉(zhuǎn)換都是同維度坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換，第二步是從空間坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換到平面坐標(biāo)系，由三角形相似原理得到：,ccccxfyfxzyz==(2.4)其中f表示攝像機(jī)的焦距。將上述關(guān)系寫(xiě)成矩陣形式：000000100101ccccxxfyzyfz=(2.5)將上述式子結(jié)合就得到了攝像機(jī)的成像模型：0010000100001100100011wwTwuxdxufysvvfdyz=RT0(2.6)可簡(jiǎn)化為：11wwwxuysvz=KRT(2.7)

東南大學(xué)碩士學(xué)位論文12其中：0000001xyfufv=K(2.8)其中，s為比例因子，fx，fy表示x，y軸上的等效焦距，(u0,v0)T表示主點(diǎn)位置坐標(biāo)。K稱(chēng)為攝像機(jī)的內(nèi)參矩陣，總共包含fx，fy，u0，v0四個(gè)未知參數(shù)，內(nèi)參矩陣是攝像機(jī)內(nèi)部的參數(shù)，和攝像機(jī)的結(jié)構(gòu)相關(guān)，和攝像機(jī)的位置無(wú)關(guān)。R和T為攝像機(jī)的外部參數(shù)，和攝像機(jī)的位置以及選取的世界坐標(biāo)系有關(guān)，和攝像機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)無(wú)關(guān)。求解以上的未知量就叫做攝像機(jī)標(biāo)定。以上的描述稱(chēng)為攝像機(jī)的線(xiàn)性模型。2.1.3攝像機(jī)非線(xiàn)性模型攝像機(jī)也存在非線(xiàn)性模型，如鏡頭的畸變。畸變通常發(fā)生在遠(yuǎn)離圖像中心的位置，用線(xiàn)性模型難以描述鏡頭畸變，于是引入了非線(xiàn)性模型：()(),,duxuuduyuuxxxyyyxy=+=+(2.9)其中(xu,yu)T是通過(guò)線(xiàn)性模型計(jì)算出的理想的圖像坐標(biāo)，(xd,yd)T是加入畸變后的實(shí)際的圖像坐標(biāo)，δx、δy分別是x、y方向上表示畸變的非線(xiàn)性函數(shù)，與圖像中點(diǎn)的位置有關(guān)。一般情況下只考慮徑向畸變和切向畸變，兩種畸變的情況如圖2-3所示：圖2-3攝像機(jī)畸變(1)徑向畸變從圖2-3中可以看出徑向畸變?yōu)榘霃椒较虻幕�，�?shí)際點(diǎn)會(huì)沿著半徑方向偏移，偏移的大小與點(diǎn)的位置有關(guān)，其中沿著半徑向內(nèi)偏移的稱(chēng)為桶形畸變，沿著半徑向外偏移的稱(chēng)為枕形畸變，偏移的形狀如圖2-4所示：

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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[5]多站拼接后三維激光掃描點(diǎn)云的消冗處理[J]. 盛業(yè)華,張凱,張卡.  測(cè)繪通報(bào). 2010(03)
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博士論文
[1]基于數(shù)字光柵投影的結(jié)構(gòu)光三維測(cè)量技術(shù)與系統(tǒng)研究[D]. 李中偉.華中科技大學(xué) 2009
[2]多攝像機(jī)視頻監(jiān)控中運(yùn)動(dòng)目標(biāo)檢測(cè)與跟蹤[D]. 梁華.國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2009

碩士論文
[1]多攝像機(jī)光柵投影三維測(cè)量系統(tǒng)的標(biāo)定方法研究[D]. 湯明.東南大學(xué) 2017



本文編號(hào)：3381064