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从二维图像获取三维世界信息一直是计算机视觉的主要研究目标。作为计算机视觉的一个重要分支,三维重建主要实现从二维图像计算出三维世界的模型。传统的三维重建是以摄像机标定为前提的,虽然可以获得较高的精度,但其应用范围受限。而基于未标定图像序列的三维重建,已引起越来越多的研究人员的关注,并提出多种重建方法。论文采用分层重建的思想,在完成射影重建的基础上,通过自标定获得摄像机内参提升模型到度量空间,得到了重建结果,涉及的关键技术有特征点检测与跟踪、基础矩阵的估计、三角化原理、集束调整、自标定和度量重建等。
首先,采用SIFT算子进行特征点的检测与跟踪,形成特征列表。相对于传统的SUSAN,Harris等算子,SIFT具有旋转、尺度缩放、亮度变化保持不变性,对视角变化、仿射变换、噪声也保持一定程度的稳定性。
其次,进行基于图像序列的射影重建。论文采用了RANSAC方法估计基础矩阵,关联图像序列,在此基础上,构建了射影投影矩阵。为准确求解空间点位置,提出了二阶迭代三角化方法,此方法具有适用于射影重建,计算误差小,重建的空间点精度高的优点。
对于重建中误差的控制,采用集束调整,以获得更高精度的重建模型。射影重建时,局部集束调整与全局集束调整相结合。
最后,采用基于绝对二次曲线的分层自标定方法,获得了摄像机的内参,将重建模型从射影结构提升为度量结构,后集束调整,得到度量空间下的点云结构模型。
论文对真实图像序列进行了重建,验证了算法的可行性,且重建精度高,可满足影视、娱乐等一般化建模的需求。