【摘要】：基于圖像的三維重建技術(shù)是一門(mén)融合了計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、圖像學(xué)、計(jì)算機(jī)視覺(jué)、模式識(shí)別等技術(shù)的一個(gè)逆向工程。該技術(shù)在社會(huì)生活生產(chǎn)中有著廣闊的應(yīng)用:包括機(jī)器人視覺(jué)、醫(yī)學(xué)成像、虛擬展示、生活?yuàn)蕵?lè)等領(lǐng)域。三維重建技術(shù)是從普通相機(jī)獲得的二維圖像形成原始場(chǎng)景三維構(gòu)造的過(guò)程。在這個(gè)過(guò)程中首先通過(guò)特征點(diǎn)提取和匹配計(jì)算相機(jī)的位置和投影參數(shù),然后通過(guò)對(duì)極幾何的稠密點(diǎn)匹配獲得三維場(chǎng)景的稠密點(diǎn)云,接著通過(guò)對(duì)稠密點(diǎn)云進(jìn)行網(wǎng)格化處理,重建目標(biāo)場(chǎng)景的三維多面體模型,最后將原始圖像映射到多面體模型上獲得逼真的三維紋理模型。實(shí)現(xiàn)基于圖像的三維重建系統(tǒng),需要掌握單孔照相機(jī)成像模型、照相機(jī)標(biāo)定、對(duì)極幾何等三維重建的基礎(chǔ)理論。在特征提取和匹配方面使用了經(jīng)典的尺度不變特征變化(SIFT)算法和歸一化互相關(guān)的優(yōu)化算法,并使用RANSAC算法對(duì)特征匹配進(jìn)行優(yōu)化處理,刪除錯(cuò)誤匹配點(diǎn),提高匹配的準(zhǔn)確性。在稠密點(diǎn)生成過(guò)程中使用了基于塊的稠密算法(PMVS),該算法很好的處理紋理不完整的場(chǎng)景,使用Power Crust算法進(jìn)行點(diǎn)云的三角化處理。在最后的紋理處理過(guò)程中,我們使用開(kāi)源的多面體處理工具M(jìn)eshLab將原始圖像映射到三維模型表面來(lái)獲得最終的實(shí)體模型。最后通過(guò)與激光掃描儀取得的結(jié)果進(jìn)行比較,定量分析了本三維重建系統(tǒng)的結(jié)果。結(jié)果顯示,本三維重建系統(tǒng)的精度達(dá)到了應(yīng)用水平。
[Abstract]:Image-based 3D reconstruction is a reverse engineering which combines computer graphics, computer vision, pattern recognition and so on. This technology has a wide range of applications in the production of social life, including robot vision, medical imaging, virtual display, life entertainment and so on. Three-dimensional reconstruction technology is the process of forming three-dimensional structure of original scene from two-dimensional image obtained from ordinary camera. In this process, the camera's position and projection parameters are first calculated by feature point extraction and matching, then the dense point cloud of 3D scene is obtained by matching dense points of polar geometry, and then the dense point cloud is gridded. The 3D polyhedron model of the target scene is reconstructed. Finally, the original image is mapped to the polyhedral model to obtain a realistic 3D texture model. In order to realize the 3D reconstruction system based on image, it is necessary to master the basic theory of 3D reconstruction such as single hole camera imaging model, camera calibration, polar geometry and so on. In the aspect of feature extraction and matching, classical scale invariant feature change (SIFT) algorithm and normalized cross-correlation optimization algorithm are used, and RANSAC algorithm is used to optimize feature matching, to delete wrong matching points and to improve the accuracy of matching. In the process of dense point generation, the block-based dense algorithm (PMVS),) is used to deal with the scene with incomplete texture, and Power Crust algorithm is used to triangulate the point cloud. In the final texture processing process, we use the open source polyhedron processing tool MeshLab to map the original image to the surface of the 3D model to obtain the final solid model. Finally, the results of the three-dimensional reconstruction system are quantitatively analyzed by comparing with the results obtained by the laser scanner. The results show that the accuracy of the three-dimensional reconstruction system is up to the level of application.
【學(xué)位授予單位】：內(nèi)蒙古大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TP391.41

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2463908