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基于双目立体视觉的物体表面三维重建方法的研究

Research on Three-Dimensional Surface Reconstruction Based on Binocular Stereo Vision Theory
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摘要

物体表面三维重建技术已经被越来越多地应用在各个行业。物体表面重建有各种各样的方法,如利用激光扫描的结构光法和利用立体视觉原理的双目或多目法。随着计算机立体视觉的快速发展,利用双目或多目视觉原理进行表面重建的技术越来越完善。本文研究了双目重建原理和算法,并将其应用在人面部,进行了逼真的人面部三维重建。    双目立体视觉是指从两个角度观察同一个目标,以获取在不同视角下的感知图像,通过成像几何模型计算图像像素之间的位置视差来获取目标的三维信息的方法。该技术的实现分为相机标定、图像获取、特征提取、立体匹配和三维重建几个部分。本文首先采用两部型号相同的相机和光源搭建了双目立体视觉成像系统,并且通过建立相机的线性成像模型,对两个角度拍摄得到的图像进行标定;其次利用两幅图像上对应像素的灰度相关性进行匹配,进而建立稠密的匹配点对;再利用标定矩阵进行运算,得到物体表面稠密点集的三维坐标;最终通过OpenGL进行逼真的三维绘制。    本文在尝试了对稀疏的边缘图像进行重建,证明了方法的可行性后。改用人面部图像进行稠密匹配,从而完成双目视觉下人面部的表面重建。在初步完成双目视觉成像系统和表面重建算法的基础上,通过添加一部型号相同的相机构建了一个多目立体视觉系统,其重建结果明显优于双目视觉重建。

关键词

作者机构

生命科学与技术学院
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