计算机视觉中实现图像三维重构的方法研究_徐智华
基于多视角图像处理技术的三维重建方法研究
基于多视角图像处理技术的三维重建方法研究近年来，随着计算机硬件和软件的不断升级，三维重建技术得到了广泛应用。
而基于多视角图像处理的三维重建方法，是其中非常重要的一种技术。
本文旨在探讨多视角图像处理技术在三维重建中的应用和研究。
一、多视角图像处理技术简介多视角图像处理技术是计算机视觉中的一个重要分支，它主要涉及图像处理、计算机图形学等多个领域。
该技术以多个视角的图像为基础，通过匹配、融合、重建等过程，生成三维物体的表面、特征和纹理信息。
多视角图像处理技术的基本流程如下：1. 采集多视角图像：通过多个视角采集物体的不同角度图像，获得多组图像序列。
2. 图像匹配：通过特征点匹配或区域匹配等方法，将多组图像中相同位置的像素点进行匹配。
3. 立体重建：根据图像像素点的匹配关系，确定物体在三维坐标系中的位置和形状。
4. 纹理映射：将原始图像的纹理信息映射到三维重建物体上，使得三维模型更加真实。
多视角图像处理技术具有多角度、高精度、高效率等优点，可以应用于虚拟现实、数字娱乐、文化遗产保护、工业制造等多个领域。
二、多视角图像处理技术在三维重建中的应用与挑战多视角图像处理技术在三维重建中有着广泛的应用前景。
例如，可以通过多视角图像处理技术实现文物的数字化保护，建立三维模型，实现精细化的文物保护和研究；还可以通过该技术实现钢结构物体的三维重建，实现工业设计和制造的数字化协同等。
但是，多视角图像处理技术也存在一些挑战。
首先，图像匹配算法的精度和效率不足，直接影响三维重建的质量和效率。
其次，在图像采集过程中，由于光线、阴影等因素的影响，图像可能存在噪声和失真现象，从而影响了三维重建的准确性。
此外，对于一些非常大的物体，多视角图像处理技术还需要解决数据规模、存储、传输等问题。
三、多视角图像处理技术的发展趋势针对多视角图像处理技术在三维重建中的应用和挑战，未来其发展趋势主要有以下几点：1. 提高图像匹配算法的准确性和效率：采用特征点匹配、深度学习等新技术，提高图像匹配的准确性和效率，从而提高三维重建的质量和效率。
机器人视觉中的三维重建技术研究与应用
机器人视觉中的三维重建技术研究与应用随着近年来机器人和人工智能技术的迅速发展，机器人视觉已成为机器人领域中不可或缺的部分。
在机器人整体系统中，机器人视觉技术起着至关重要的作用，其中三维重建技术是重要的一部分。
本文将就机器人视觉中的三维重建技术进行深入探讨。
一、三维重建技术的发展历程三维重建技术的本质是通过对图像或者视频进行处理，来构建出场景的三维模型。
早期的人工智能和机器视觉技术比较简单，对于三维重建技术的研究也只能停留在一些基本的手工制作或曲面拟合模型上。
随着数字技术的发展，越来越多的机器学习算法被应用到了三维重建技术中，并且越来越多的数据和信息也被纳入了三维重建技术的研究之中。
二、三维重建技术的基本原理三维重建技术的核心原理是通过对场景中的点进行测量，从而获得其空间位置信息。
总的来说，三维重建技术包含以下三个核心步骤：1.图像采集这个步骤是三维重建的前提，需要通过机器视觉系统采集到场景中需要重建的目标物体的各种图像，并将这些图像转化为数学模型。
2.图像处理这个步骤包括了对图像进行特征提取、分割和匹配等过程，目的是将场景中所有目标物体的空间位置信息提取出来。
3.三维模型构建与重建这一步骤是通过计算机视觉技术将之前得到的场景中的目标物体的空间位置信息转换成三维模型，最终生成整个场景的三维模型。
三、三维重建技术的应用随着计算机视觉技术的不断发展，三维重建在各个行业都有广泛的应用。
在机器人视觉领域中，三维重建技术的应用越来越广泛。
它可以用于机器人的自主导航、环境控制和地形分析等方面，也可以用于工业制造、医疗器械和建筑领域中。
三维重建技术在自动驾驶，导航和遥感探测等领域内也有广泛的应用。
四、三维重建技术的未来发展随着人工智能技术的发展，三维重建技术也将会更加智能化。
目前，机器人视觉在三维重建部分还存在技术瓶颈。
例如，扫描仪模型重建缺乏精度和速度，深度传感技术不断创新，三维重建测量成本过高等问题。
未来，计算机视觉技术和人工智能技术的发展将会使得三维重建技术的精度和效率越来越高。
使用计算机视觉技术进行三维重建的步骤和技巧
使用计算机视觉技术进行三维重建的步骤和技巧近年来，计算机视觉技术的发展使得三维重建变得更加便捷和精确。
通过使用计算机软件和图像处理算法，我们可以将二维图像转化为逼真的三维模型。
本文将介绍使用计算机视觉技术进行三维重建的一般步骤和一些技巧。
第一步：数据采集三维重建的第一步是收集所需的数据。
通常，我们可以使用各种不同的方法来获取数据，包括摄影、激光扫描、结构光等。
其中最常见的方法是使用照相机拍摄一系列图像，并确保在拍摄过程中覆盖被重建对象的各个角度。
此外，还可以使用专业的三维扫描仪来获取更准确的数据。
在数据采集的过程中，确保图像的清晰度和质量是非常重要的，这将直接影响到后续重建的精确度。
第二步：图像处理在数据采集完成后，下一步是对采集到的图像进行处理。
这一步骤主要包括图像去噪、图像配准、图像校正等。
去噪是指消除图像中的噪声，以提高图像质量。
图像配准是指将不同角度拍摄的图像进行对齐，以确保后续处理的准确性。
而图像校正则是针对拍摄过程中可能出现的畸变进行修正，以保证图像的几何属性。
第三步：特征提取在图像处理完成后，接下来需要进行特征提取。
特征提取是将图像中的关键点或特征进行检测和提取的过程。
常用的特征包括角点、边缘、纹理等。
通过提取这些特征，可以帮助计算机对图像进行更准确的分析和处理。
特征提取的目的是为后续的三维重建提供更具信息量的数据。
第四步：三维重建在完成特征提取后，接下来就是执行三维重建算法。
三维重建算法有多种，包括从图像对中恢复相机姿态、三角测量、体素表示等。
从图像对中恢复相机姿态是指分析两个或多个图像之间的关系，恢复相机的位置和姿态信息。
三角测量是通过计算多个相机拍摄的图像中特征点的三角化位置，来恢复三维点的坐标。
体素表示则是将三维空间划分为小的立方体，通过求解每个立方体的属性，来重建整个三维模型。
第五步：模型优化和重建结果调整在三维重建完成后，可能需要对生成的模型进行优化和调整。
这包括去除不准确的部分、填充缺失的区域、平滑表面等。
图像三维重建技术研究与应用
图像三维重建技术研究与应用随着科技的不断发展，图像三维重建技术也得到了极大的发展和应用。
图像三维重建技术是将二维图像转化为三维模型的技术，具有广泛的应用前景，如游戏开发、建筑设计、文物保护等领域。
1. 图像三维重建技术的原理图像三维重建技术主要是基于计算机视觉和计算机图形学的原理，通过对二维图像进行分析、处理和计算来重建三维模型。
其中，包括图像拍摄、图像处理、三维重建等步骤。
图像拍摄可以通过单目相机、双目相机、多目相机等方式进行。
其中，双目相机可以通过两个摄像头同时拍摄同一物体，在不同视角下获取图像，进而计算出物体在三维坐标系中的位置。
多目相机可以更精确地获取物体形状和位置信息。
在图像处理中，主要是对图像进行去噪、边缘检测、特征提取等处理方法，以获取更准确的特征点信息。
其中，SIFT、SURF等算法在图像特征提取方面有着良好的效果。
三维重建主要是在图像基础上，通过三角化、光流法、立体匹配等方法，将图像转化为三维空间中的点云数据，最终构建出三维模型。
2. 图像三维重建技术的应用图像三维重建技术可以应用于多个领域，如游戏开发、建筑设计、文物保护等。
在游戏开发中，三维模型的制作是游戏制作的重要一环。
通过图像三维重建技术，可以快速地构建出真实的三维模型，使游戏画面更加真实自然，提高游戏质量。
在建筑设计中，三维模型的制作对于建筑设计师而言也是非常重要的。
通过图像三维重建技术，可以将建筑设计师的想法快速地转化为三维模型。
对于建筑设计师而言，不仅可以提高设计效率，还可以更好地展示出设计的效果，方便客户理解和接受。
在文物保护中，由于文物多为三维立体物体，而传统的二维图片无法完全展现其特征和形态。
而通过图像三维重建技术，可以将文物还原成三维模型，为文物的保护和研究提供了更多的参考和可能。
3. 图像三维重建技术存在的问题和趋势虽然图像三维重建技术已经取得了不小的进展和应用，但是在实际应用过程中仍然存在着一些问题。
首先，图像三维重建技术的精度问题。
计算机视觉中的结构光三维重建技术
计算机视觉中的结构光三维重建技术，是一种基于光影变换的三维重建方法。
与传统的3D重建技术相比，结构光三维重建技术不仅可以重建高精度、高分辨率的三维模型，还可以快速地获取物体的形状、质感和颜色等属性信息，因此被广泛应用于机器人、计算机游戏、全息投影等领域。
一、结构光三维重建技术的基本原理结构光三维重建技术是一种基于特殊光源与物体表面的相互作用，通过记录光源与物体表面之间的光影变换来实现的。
这个过程分为三个步骤：1. 光源投射：结构光重建中光源的投射比较复杂，常用的方法有投影仪和激光扫描仪等。
投影仪通常使用投影的方式对物体表面进行照明，投映出不同的光场模式。
2. 物体反射：投射在物体表面上的光被反射，被反射的光会按照物体表面几何特征形成不同的光场模式。
3. 影像采集：通过比较物体表面反射光与未经过照射的背景光，便可以计算得出物体表面的形状、纹理和颜色等信息，从而实现三维模型的重建。
二、结构光三维重建技术的应用1. 3D扫描与模型重建：利用结构光三维重建技术可以快速地获取物体表面的几何和纹理信息，从而快速地创建高精度、高分辨率的三维模型。
2. 视觉导航与定位：通过结合机器学习和计算机视觉技术，可以将结构光三维重建技术应用于无人机、智能机器人等设备，实现室内、室外场景的自主导航和定位。
3. 虚拟现实与增强现实：结构光三维重建技术可以将现实场景转化为三维模型，从而为虚拟现实和增强现实技术提供支持。
三、结构光三维重建技术的优缺点1. 优点a. 准确性高：由于通过多次照射相同的物体表面，可以在不同条件下重复计算多次的反射光，从而得到更加准确的数据。
b. 适用范围广：不仅可以重建难以被机器视觉识别的物体，如黑色、玻璃等，还可以重建不规则、复杂的物体表面，如毛绒玩具、褶皱纹理等。
c. 处理速度快：传统的3D扫描技术需要耗费大量时间和人工进行后期处理和优化，而结构光涉及面积小，无需专业人员操作，成本低、效率高。
2. 缺点a. 精度受限：由于光线的折射、反射等因素的影响，结构光三维重建技术的精度还需要继续提高。
计算机视觉中的三维重建与立体视觉技术
计算机视觉中的三维重建与立体视觉技术计算机视觉是一门研究如何使计算机“看”和“理解”图像或视频的领域。
三维重建和立体视觉是计算机视觉领域中的两个重要分支，它们可以帮助计算机更好地理解和处理图像数据，并为许多应用提供支持。
三维重建是指从一系列的二维图像或视觉数据中恢复出场景的三维结构和形状。
这种技术在计算机图形学、虚拟现实、增强现实、机器人导航等领域中具有广泛应用。
三维重建的过程可以分为两个主要步骤：摄像机姿态恢复和场景重建。
摄像机姿态恢复是指根据图像间的特征点匹配关系推测出相机的位置和姿态。
场景重建则是通过三角剖分、立体匹配等技术，将摄像机拍摄到的多个视角的图像恢复为三维场景的点云或网格表示。
三维重建技术可以应用于建筑、文物保护、医疗影像等领域，为人们提供更加真实、直观的可视化体验。
立体视觉技术是指通过模拟人类双眼视觉原理，实现计算机对物体深度感知与识别的能力。
立体视觉技术主要利用相机的双目获取图像，通过左右图像间的差异或视差来计算物体的深度信息。
立体视觉技术的核心问题是立体匹配，即根据左右图像间的特征点匹配关系，找出对应的像点，并通过视差计算出物体的深度。
立体视觉在机器人导航、自动驾驶、三维重建等领域中起到关键作用。
例如，在自动驾驶领域，通过识别和跟踪车辆周围的物体深度，车辆可以做出相应的决策，避免碰撞和安全行驶。
在计算机视觉中，三维重建和立体视觉技术通常是相互关联的。
三维重建需要依赖立体视觉技术来获取左右图像之间的匹配关系，从而推测出摄像机的位置和姿态。
立体视觉技术则可以借助三维重建的结果来提取更加准确的立体匹配特征，从而获得更精确的深度估计。
这种相互关联的应用使得三维重建和立体视觉技术在计算机视觉领域中具有广泛的应用前景。
三维重建与立体视觉技术的发展离不开计算机硬件和算法的支持。
随着计算机硬件的不断提升和计算能力的增强，三维重建和立体视觉技术在实时性和精度上都得到了大幅度的提升。
同时，针对不同应用场景的需求，研究人员也提出了许多改进的算法和方法，比如基于深度学习的立体匹配算法、多视角的三维重建算法等。
立体视觉中的3D图像重建算法综述
立体视觉中的3D图像重建算法综述随着计算机视觉技术的不断发展，立体视觉作为其中的重要分支，正在被广泛应用于三维重建、物体识别和机器人导航等领域。
而3D图像重建算法作为立体视觉中的核心任务之一，致力于从一对或多对图像中恢复场景的三维结构，为后续的分析和应用提供有价值的信息。
本文将综述目前常见的几种3D图像重建算法，并对其原理和应用进行介绍与分析。
第一部分：特征点匹配与视差计算在3D图像重建中，首先需要解决的问题是对图像进行特征点匹配，以获取视差信息。
特征点是图像中具有显著变化的局部区域，如角点、边缘或纹理。
常用的特征点检测算法包括Harris角点检测、SIFT和SURF算法等。
而特征点匹配算法的目标是找到在两幅图像中对应的特征点对。
常见的特征点匹配算法有基于相似度度量的最近邻匹配、基于几何约束的RANSAC算法等。
通过特征点的匹配结果，我们可以计算出两幅图像之间的视差，即对应像素的横向位移。
视差计算算法的目标是在特征点匹配的基础上，通过计算视差图来表示图像中各个像素的位移情况。
常见的视差计算算法包括基于基线三角测量的视差计算、基于灰度差异的相位相关算法、以及基于立体匹配的动态规划算法等。
第二部分：三维重建与点云生成一旦获得了视差图，我们可以通过三维重建算法来恢复场景的三维结构。
最简单的方法是根据视差图的值，直接计算物体的深度。
然而，这种方法只能获得点云的一部分信息，且对于表面纹理缺失或光线变化较大的情况下效果较差。
为了提高重建质量，我们可以利用多视角的信息进行三维重建。
基于多视角的三维重建方法通过同时利用多对图像的视差信息来生成更准确的点云。
其中，基于稀疏特征的三维重建方法通过计算重建相机的位置和姿态，利用多个视角的特征点进行三维重建。
而基于密集视差图的三维重建方法通过对每个像素进行插值，生成稠密的视差图，并通过三角剖分得到点云。
第三部分：纹理贴图与三维模型重建在获得点云之后，我们可以进一步进行纹理贴图和三维模型重建，以获得更加真实的三维场景模型。
2D和3D图像重建算法研究
2D和3D图像重建算法研究摘要：图像重建是计算机视觉领域的一个重要研究方向，它在医学图像处理、工业自动化、虚拟现实等领域具有广泛的应用。
本文主要研究了2D和3D 图像重建算法，并探讨了其原理和应用。
通过对相关算法的研究与分析，我们发现，不同的2D和3D图像重建算法在不同的应用场景中具有不同的优势和适用性。
1. 简介图像重建算法是通过分析和处理输入的二维（2D）或三维（3D）图像，生成高质量的重建结果。
在许多领域中，如医学成像、计算机辅助设计等，图像重建算法被广泛应用于三维模型重建、图像增强和目标识别等任务中。
2. 二维图像重建算法2.1 隐式重建方法隐式重建方法是通过利用已知的图像边缘、灰度等信息，推断未知区域的像素值，从而实现图像的重建。
这些方法包括差值方法、插值方法和梯度方法等。
其中，最常用的是差值方法，它通过将像素间的差值应用于未知像素值来估计图像的重建结果。
2.2 显式重建方法显式重建方法是通过建立图像重建问题的数学模型，并应用特定的优化算法来求解最优解。
这些方法包括最小二乘法、极大似然估计和正则化方法等。
最小二乘法是其中一种常用的重建方法，它通过最小化观测像素值与重建像素值之间的差距来求解最优重建结果。
3. 三维图像重建算法3.1 基于视角投影的算法基于视角投影的算法是通过采集多个视角下的二维图像，并将其投影到三维空间中进行重建。
这些方法包括立体摄影测量、多视图几何和体素建模等。
立体摄影测量是一种常用的算法，它通过对多个视角下的图像进行三角测量，获得物体的三维结构。
3.2 基于体素的算法基于体素的算法是通过将三维空间划分为一系列小的立方体单元（体素），并为每个体素分配特定的属性（如颜色、纹理、形状）来实现重建。
这些方法包括体素网格、八叉树和密集体素化等。
体素网格是一种常用的算法，它通过在三维空间中创建均匀的网格，将每个体素与相应的图像数据相关联。
4. 算法比较与应用4.1 算法比较不同的2D和3D图像重建算法在不同的应用场景中具有不同的优势和适用性。
基于视觉的三维重建关键技术研究综述
基于视觉的三维重建关键技术研究综述一、本文概述三维重建技术是指从二维图像中恢复出三维物体的几何形状和结构信息的技术。
随着科技的发展，基于视觉的三维重建技术在医疗、工业、安防、娱乐等领域得到了广泛应用。
本文旨在综述三维重建的关键技术，为相关领域的研究提供参考。
二、三维重建技术概述2、1随着计算机视觉和图形学技术的飞速发展，基于视觉的三维重建技术已成为当前研究的热点之一。
三维重建技术旨在从二维图像或视频序列中恢复出物体的三维形状和结构，具有广泛的应用前景。
在医疗、工业、虚拟现实、增强现实、文物保护、安防监控等领域，三维重建技术都发挥着重要的作用。
在医疗领域，三维重建技术可以用于辅助诊断和治疗，如通过CT或MRI等医学影像数据生成三维人体内部结构模型，帮助医生更准确地了解病情并制定治疗方案。
在工业领域，三维重建技术可以用于产品质量检测、逆向工程等，提高生产效率和产品质量。
在虚拟现实和增强现实领域，三维重建技术可以为用户提供更加真实、沉浸式的交互体验。
在文物保护领域，三维重建技术可以用于对文物进行数字化保护和展示，让更多人能够欣赏到珍贵的文化遗产。
在安防监控领域，三维重建技术可以用于实现更加智能的监控和预警，提高安全防范能力。
因此，研究基于视觉的三维重建关键技术对于推动相关领域的发展和应用具有重要意义。
本文将对基于视觉的三维重建关键技术进行综述，旨在为相关领域的研究人员和实践者提供参考和借鉴。
21、2近年来，深度学习在计算机视觉领域取得了巨大的成功，其强大的特征提取和学习能力为三维重建带来了新的机遇。
深度学习模型，如卷积神经网络（CNN）和循环神经网络（RNN），能够从大量的图像数据中学习到有效的特征表示，进而用于三维重建任务。
深度学习模型，尤其是卷积神经网络，已被广泛用于从单张或多张图像中预测三维形状。
这类方法通常利用大量的图像-三维模型对作为训练数据，通过监督学习的方式学习从二维图像到三维形状的映射关系。
机器视觉中二维图像的三维重建
机器视觉中二维图像的三维重建机器视觉是一门研究如何使机器“看”的学科，其中的一个重要任务是从二维图像中还原出三维场景。
二维图像只能提供有限的信息，而三维重建则可以通过利用图像中的线索和几何关系，还原出更加真实的场景。
在机器视觉中，二维图像的三维重建可以应用于许多领域。
例如，在医学领域中，可以通过对二维X光图像进行三维重建，帮助医生更准确地诊断病情。
在工业领域中，可以通过对产品的二维图像进行三维重建，帮助企业进行质量控制和检测。
在虚拟现实和增强现实领域中，可以通过对二维图像进行三维重建，实现更加逼真的虚拟场景或增强现实体验。
二维图像的三维重建主要分为两个步骤：摄像机标定和深度估计。
摄像机标定是指确定摄像机的内外参数，以便将二维图像与真实世界的点对应起来。
深度估计是指根据图像中物体的大小、形状和相对位置等信息，估计出物体的三维位置。
摄像机标定是实现三维重建的基础。
在进行摄像机标定时，需要利用已知的三维空间中的点和它们在图像中的投影点，通过解方程组的方法计算出摄像机的内外参数。
其中，内参数包括焦距、主点和畸变参数等，外参数包括摄像机的位置和姿态。
摄像机标定的准确性和精度对于后续的三维重建具有重要影响。
深度估计是实现三维重建的核心。
深度估计的方法多种多样，包括基于结构光、立体视觉、运动估计和深度学习等。
这些方法通过分析图像中的线索和几何关系，推测出物体的三维位置。
近年来，随着深度学习的发展，基于卷积神经网络的深度估计方法取得了较好的效果，能够在不同场景下实现精准的三维重建。
二维图像的三维重建在机器视觉中扮演着重要的角色。
通过将二维图像转化为三维场景，可以为许多领域提供更加真实、准确和可靠的信息。
随着技术的不断进步和创新，相信二维图像的三维重建将会在未来发展出更加广泛的应用。
基于图像处理的三维重构技术研究
基于图像处理的三维重构技术研究随着科技的发展，图像处理技术和三维重构技术也得到了极大的发展和应用。
作为图像处理技术的一种，三维重构技术可以用于建立物体的三维模型，以便更好地了解和分析实际物体的特征和属性，以及在诸多领域中的应用。
现代三维重构技术主要分为两种，即基于图像和基于点云。
本文将主要介绍基于图像的三维重构技术，并探讨该技术的原理、方法和应用。
一、基于图像的三维重构技术的原理和方法基于图像的三维重构技术是指根据拍摄的一组或多组2D图像，从而建立3D物体模型的重构技术。
该方法可以分为基于三角测量的方法和基于体素的方法。
1.基于三角测量的方法基于三角测量的方法是通过对物体的多个角点位置进行相机三角测量，然后将这些位置计算在3D坐标系下得到3D坐标点，再通过对这些点进行连接，从而建立3D模型的方法。
该方法比较适用于物体表面的均匀和光滑，而对于花哨、规则的物体或表面不均匀的物体，其效果则需进一步优化。
2.基于体素的方法基于体素的方法是将图像转换为3D坐标的体素点，可以提供更为详细的3D模型构建效果。
该方法主要包括体素化、分段重构和网格优化三个步骤。
二、基于图像的三维重构技术的应用领域基于图像的三维重构技术在很多领域具有重要的应用和意义。
以下是几种主要的应用场景：1.文化遗产保护基于图像的三维重构技术可以针对珍贵文物进行3D数字化保护，避免因外界环境因素造成的损坏和破坏。
通过对图像数据进行处理，生成精细的数字化对象，以提供更好的文化遗产保护和研究。
2.建筑物三维重构基于图像的三维重构技术可以生成建筑物模型，可以对建筑物的外部和内部空间进行模拟，更好地进行居住空间规划和设计。
3.医学领域基于图像的三维重构技术可以生成医学扫描数据，可以在手术过程中，或者是对人体器官的研究领域中得到广泛的应用。
针对不同的生物医学问题，三维重构技术可以提供更为精细的图像分析功能，帮助医师做出正确的诊断和治疗。
三、基于图像的三维重构技术的未来发展随着深度学习、计算机硬件和算法等技术的不断发展，基于图像的三维重构技术也正在向更高精度、更高效率以及更广泛的领域发展。
计算机视觉中的三维重构建模
计算机视觉中的三维重构建模
王斌;王知衍
【期刊名称】《微计算机信息》
【年(卷),期】2005(000)035
【摘要】三维重构建模是计算机视觉技术的主要内容之一.相机内外参数的标定、图像特征点的提取以及特征点的立体匹配是三维重构建模的技术核心.本文总结了近来三维重构建模的研究成果和计算方法,并提出了一些观点,对三维重构建模的难点和发展趋势作了说明.
【总页数】3页(P118-120)
【作者】王斌;王知衍
【作者单位】510640,广州五山华南理工大学计算机科学与工程学院;510640,广州五山华南理工大学计算机科学与工程学院
【正文语种】中文
【中图分类】TP391
【相关文献】
1.计算机视觉中实现图像三维重构的方法研究 [J], 徐智华;袁东斌
2.双目立体视觉系统中的三维重构建模 [J], 郭陆峰;徐志保
3.计算机视觉中的三维重构建模 [J], 王斌;王知衍
4.计算机视觉中物理建模问题 [J], 刘俊义
5.计算机视觉系统中基于图像三维建模 [J], 陈红;谭明德;肖瑶;乔闹生
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最后， 使用相应能实现高性能的三维图形功能的 ＯｐｅｎＧＬ 导入三维信息， 完成三维场景重构， 如果继续研究 设计， 还可实现三维漫游。整个三维重构系统流程如图 ３。
四 、总 结 由多幅图像恢复摄像机运动参数和空间物体三维几 何形状的问题称为多视图三维重构， 它一直是计算机视 觉研究的重点和热点之一。为了生成已知景物和虚拟物 体的合成环境， 对三维重构理论和方法的研究无论是在 计算机视觉中， 还是在工程应用中都具有非常重要的学 术意义和应用价值。目前， 在计算机视觉领域， 实现三维 重构大多是借助于先进的图像扫描设备， 而本文研究的 方法是在基本信息较少的前提下， 完成图像三维重构， 希 望 可以 在 今 后对 三 维 重 构 方 法 不 断 的 研 究 、完 善 过 程 中 ， 将这些方法越来越多的应用到实际的生产生活中去。
一 、计 算 机 视 觉 中 的 图 像 三 维 重 构 概 述 人类 感 知外 界 信 息 有 ８０％以 上 是 由 视 觉 获 取 的 。 视 觉包括了人们对信息的获取、传输、存储与理解的全过 程 。人 们利 用 照 相机 、摄 像 机 等 仪 器 获 取 环 境 图 像 ， 通 过 计算机技术和信号处理技术实现视觉信息的处理即称为 计算机视觉。三维重构是计算机视觉研究的主要内容之 一， 它被 广 泛 应用 在 虚 拟 现 实 、计 算 机 动 画 、显 微 摄 影 学 、 物 理 学 、化 学 、地 质 学 、工 业 检 测 、计 算 流 体 力 学 、军 事 模 拟 、医 学 图 像 等 领 域 。 三维重构主要通过二维图像中的基元图来恢复三维 空 间 ， 也 就 是 要 研 究 三 维 空 间 里 的 点 、线 、面 的 三 维 坐 标 与 二 维 图 像 中 所 对 应 点 、线 、面 的 二 维 坐 标 间 的 关 系 ， 实 现 定 量 分 析 物 体 大 小 和 空 间 物 体 的 相 互 位 置 关 系 。所 以 ， 我们首先要研究二维空间中的图形图像元素与三维图像 中图形图像元素之间的对应关系， 分析确定物体的大小 和空间物体的相互位置关系， 从而实现物体的三维重构。 换句话说， 对图像进行三维重构就是从二维图像中抽取 三 维 信 息 ， 通 过 对 这 些 信 息 进 行 分 类 、加 工 、综 合 等 一 系 列处理， 在三维空间中重新构造图像的相应形体。因此三 维重构通常是几何作图或者摄影成像过程的逆过程， 它
噪声影响较小。
三维重构的过程是数码相机成像过程的逆过程， 重
构方法的确定以及对数码相机进行标定后， 通过对式（ １）
的 求 逆 过 程，就 可 以 得 到 物 体 在 空 间 中 的 正 确 位 置 。 但 数
码相机在成像过程中丢失了物体的深度信息， 因此， 我们
需要通过对物体在不同角度拍摄至少两幅图像来恢复物
参考文献： ［１］唐瑞芬主编．数学教学 理 论 选讲［Ｍ］．上 海 ： 华东 师 范 大学出版社， ２００５． ［２］童建跃．数学学习论与 学 习 指导［Ｍ］．北 京 ： 人民 教 育
７０
出版社， ２００１． ［３］张 大 均 主 编 ．教 育 心 理 学 ［Ｍ］．北 京 ： 人 民 教 育 出 版
!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
（ 上接第 ６７ 页） 够的自主权， 尊重学生个性的发展， 避免学 生心灵爱伤害。而对教师来说意味着要花更多的心血和精 力。还应说明的是， 在分层教学中应采用“动态管理”， 根据 学生数学学习情况进行调整。总之， 分层教学是网络教学 环境下最重要的适应学生个别差异的教学形式。
社， ２００１． ［４］张 奠 宙 ， 宋 乃 庆 主 编．数 学 教 育 概 论［Ｍ］．北 京 ： 高 等
教育出版社， ２００５． ［５］肖慧．经济数学基础分层教学初探［Ｊ］．江西广 播 电 视
形状这一多视图三维重构问题， 对其中的三维重构方法
进行总结和比较， 因为空间中不在同一直线上的 ３ 个点
恰好确定一个平面， 仅需要空间中 ３ 个点在每幅图像上
均可见， 所以它避免了其他方法中需要确定空间 ４ 个点
是 否 共 面 这 一 比 较 棘 手 的 问 题 。这 种 方 法 快 速 、准 确 且 受
体的深度信息， 从而达到三维重构的目的。
具体方法如下： 已知两幅照片的相机投影矩阵分别
为 Ｍ１ 和 Ｍ２， 其 对 应 点 在 两 幅 图 像 中 的 像 素 坐 标 分 别 为 （ ｕ１，ｖ１） 和（ ｕ２，ｖ２） ， Ｘ 为 对 应点 世 界 坐标 系 的 齐次 坐 标 ， 将
已知值分别代入式（ １） ， 对于投影矩阵 Ｍ１， 则有：
图 ２ 基于数码相机成像的三维重构的总体方案 本方案中所完成的三维重构为针对多序列图像即两 张以上的图像， 在此过程中， 需解决的问题是对多视图图
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福建广播电视大学学报（总第 ６９ 期）
２００８ 年 ６ 月 ２５ 日
像序列的配准， 由此获取图像的三维数据。在深度图像采 集过程中， 绝大多数情况下， 物体自身存在着自遮挡现 象， 一幅深度图像难以覆盖物体的整个表面， 需要从多个 角度拍摄多幅描述物体表面不同区域的深度图像， 并保 证它们互之间互之间保持一定的重叠区域。由这些共同 重叠区域的数据， 利用一定的匹配算法， 可以求出各个深 度图像间的相对运动关系， 将其变换到统一的坐标系下， 去除冗余信息， 生成完整的无缝的物体表面描述。所谓配 准就是要求出不同坐标系之间的坐标变换参数。配准方 法 均 需 手 工 选 择 图 像 间 的 匹 配 点 对 （ ｃｏｎｔｒｏｌ ｐｏｉｎｔｓ ｐａｉｒ） ， 属于交互配准方法。其基本过程为： 读入二维图像数据信 息— ——在 两 幅 图 像 上 选 择 足 够 多 的 匹 配 点— ——确 定 配 准 算法， 计算变换参数— ——图像变换。再者要完成对三维图 像的重构， 基于图像序列的三维重构关键技术主要包括 以下内容： 图像识别、三维重构技术、模型的构建。
１１ １２ １３
＝＞
+Ｍ１３ Ｘｕ１ ＝ Ｍ１１ Ｘ
＝＞
Ｍ１３ Ｘｖ１ ＝ Ｍ１２ Ｘ
, - Ｍ１３ ｕ１ － Ｍ１１ Ｘ＝０
（ １）
Ｍ１３ ｖ１ － Ｍ１２
同理对于投影矩阵 Ｍ２ 可得：
, - Ｍ２３ ｕ１ － Ｍ１１ Ｘ＝０
（２）
Ｍ１３ ｖ１ － Ｍ１２
联立方程（ １） 和（ ２） ， 得：
Ｍ !
图 ３ 三维重构系统流程图 参考文献： ［１］ 孙即祥．图像处理［Ｍ］， 北京： 科学出版社， ２００５． ［２］ Ｒｉｃｈａｒｄ Ｈａｒｔｌｅｙ Ａｎｄｒｅｗ Ｚｉｓｓｅｒｍａｎ．计算 机 视觉 中 的多视图几何［Ｍ］． 合肥： 安徽大学出版社， ２００２． ［３］ Ｗｅｓｌｅｙ Ｅ．Ｓｎｙｄｅｒ Ｈａｉｒｏｎｇ Ｑｉ． 机 器 视 觉 教 程 ［Ｍ］， 北京： 机械工业出版社， ２００５．
摘要： 三维重构是计算机视觉技术的主要内容之一。本文针对计算机三维重构的方法进行研究， 阐述三维重
构的原理， 通过实例阐明计算机视觉中图像三维重构的实现流程。
关键词： 计算机视觉； 三维重构； 特征点； 匹配； 标定
中图分类号： ＴＰ３９１．４１
文献标识码： Ａ
文章编号： １００８－ ７３４６（ ２００８） ０３－ ００６８－ ０３
数码相机 获取图像 相机参数标定 特征点提取 图像配准 图像三维重构
图 １ 三维重构的系统方案 在利用数码相机为成像设备的条件下， 三维重构总 体方案如下， 首先选择所用相机和相机镜头的非线性畸 变模型， 利用相机己知的部分参数， 在实验室中首先求出 相机镜头的非线性畸变和相机的部分内部参数。其次， 数 码相机在现场拍摄图像后， 用已知的非线性畸变所拍图 像进行校正， 在后续的外部参数标定时， 只需将前面所求 得的内部参数作为已知参数， 且全部采用线性模型， 在取 得相机的内外参数后便可进行特征点的提取和匹配， 在 线性系统中完成图像配准， 最后完成三维图形的重构。总 体方案如图 ２ 所示。
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２００８ 年第 ３ 期
徐智华 袁东斌： 计算机视觉中实现图像三维重构的方法研究
像模型的基础上， 研究并设计了基于数码相机成像的三
维重构的总体方案。
图像的基元由点组成， 可以通过两幅或两幅以上的
图像来确定它的空间位置。组成图像的基元直线和二次
曲线也可以用两幅或两幅以上的图像来确定它们的空间
位置。由多幅图像恢复摄像机矩阵和空间物体三维几何
２００８ 年第 ３ 期 总第 ６９ 期
福建广播电视大学学报
Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｆｕｊｉａｎ Ｒａｄｉｏ ＆ ＴＶ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ
Ｎｏ．３，２００８ Ｇｅｎｅｒａｌ，Ｎｏ．６９
计算机视觉中实现图像三维重构的方法研究
徐智华 １ 袁东斌 ２
（ １、安徽大学计算机科学与技术学院， 安徽合肥， ２３００３９； ２、漳州师范学院教育系， 福建漳州， ３６３０００）
二 、三 维 重 构 原 理 计算机视觉中的图像三维重构过程是从图像拍摄开 始， 不同的成像设备有着不同的成像原理和成像模型。由 于成像模型的不同， 所获取的图像性质有很大差别， 计算 机视觉过程中的整个处理方案也是完全不同的。本文主 要是以普通数码相机作为成像设备， 在建立数码相机成