【摘要】：真實(shí)物體的三維重建是計(jì)算機(jī)視覺(jué)、計(jì)算機(jī)圖形學(xué)等領(lǐng)域的研究熱點(diǎn),在逆向工程、三維動(dòng)畫(huà)、文物數(shù)字化保護(hù)、醫(yī)學(xué)圖像處理等領(lǐng)域都有著廣泛的應(yīng)用前景。在進(jìn)行真實(shí)物體的三維重建時(shí),需要掃描多個(gè)視角獲取物體表面的數(shù)據(jù),因此,不同視角的點(diǎn)云配準(zhǔn)是三維重建中的重要步驟。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,三維掃描設(shè)備隨之在不斷改進(jìn),不僅可以采集到真實(shí)物體的深度信息而且可以獲取物體的顏色信息,因此,關(guān)于RGB-D點(diǎn)云配準(zhǔn)問(wèn)題在三維重建領(lǐng)域有著重要的研究意義。針對(duì)RGB-D數(shù)據(jù)的初始配準(zhǔn),本文提出了一種基于混合特征的RGB-D數(shù)據(jù)配準(zhǔn)方法。首先,計(jì)算兩片點(diǎn)云的幾何曲率特征值,并定義兩片點(diǎn)云的顏色特征,由幾何特征與顏色特征加權(quán)組合構(gòu)成混合特征。其次,根據(jù)混合特征在源點(diǎn)云中獲取特征點(diǎn),并由混合特征值和歸一化后的RGB值構(gòu)成特征向量,再根據(jù)特征點(diǎn)的特征向量在目標(biāo)點(diǎn)云中搜索對(duì)應(yīng)點(diǎn),構(gòu)成對(duì)應(yīng)點(diǎn)對(duì)。最后,計(jì)算每個(gè)點(diǎn)對(duì)在特征向量空間上的歐式距離,構(gòu)成距離集合并計(jì)算距離均值,剔除距離大于該均值的點(diǎn)對(duì),再將剩下的特征點(diǎn)進(jìn)行分塊操作,逐塊配準(zhǔn),將每塊的配準(zhǔn)變換作用于整片點(diǎn)云,選擇誤差最小的剛性變換作為點(diǎn)云初始配準(zhǔn)的最優(yōu)變換,完成初始配準(zhǔn)。在精確配準(zhǔn)階段,首先將RGB顏色值轉(zhuǎn)換成灰度值,并將灰度值的變化范圍經(jīng)過(guò)線(xiàn)性變換,映射對(duì)齊到幾何數(shù)據(jù)的變化范圍,由映射后的灰度值和點(diǎn)云的幾何信息構(gòu)成(x,y,z,gray)四維向量。然后根據(jù)混合特征獲得特征點(diǎn),通過(guò)k近鄰算法在四維向量空間搜索對(duì)應(yīng)點(diǎn)。并定義了一種4D歐氏距離的ICP算法,利用4D-ICP迭代過(guò)程實(shí)現(xiàn)點(diǎn)云的精確配準(zhǔn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,本文提出的方法快速有效。對(duì)比局部特征統(tǒng)計(jì)量直方圖(LFSH)方法,針對(duì)不同模型和不同重疊程度的點(diǎn)云數(shù)據(jù),本文方法提出的基于混合特征的分塊初始配準(zhǔn)方法都能實(shí)現(xiàn)良好的配準(zhǔn)效果,并在配準(zhǔn)時(shí)間和配準(zhǔn)精度上優(yōu)于LFSH方法。本文提出的4D-ICP精確配準(zhǔn)方法,結(jié)合顏色信息和傳統(tǒng)ICP方法能快速實(shí)現(xiàn)RGB-D點(diǎn)云模型的精確配準(zhǔn)。對(duì)比其他改進(jìn)的ICP方法,本文的精配準(zhǔn)方法在配準(zhǔn)精度和保持顏色紋理方面效果更突出。因此,本文的點(diǎn)云配準(zhǔn)方法,無(wú)論是初始配準(zhǔn)還是精確配準(zhǔn),在RGB-D數(shù)據(jù)的點(diǎn)云模型的配準(zhǔn)過(guò)程中都有較好的配準(zhǔn)效果。
【圖文】：

三維重建應(yīng)用實(shí)例因?yàn)槿S掃描儀受本身掃描視角的限制，，只能掃描部分有限的視角，并且被掃描物體自身不同部位之間有相互遮擋的情況發(fā)生，所以在實(shí)際掃描操作中，我

初始配準(zhǔn)流程圖
【學(xué)位授予單位】：安慶師范大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類(lèi)號(hào)】：TP391.41

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2683958