基于动态场景跟踪的三维重建方法研究与实现

admin · 发表于 2022-9-27 15:30:32

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近几年，计算机图像学在三维模型可视化方面取得了巨大的成功，许多成熟的技术已经移植到了硬件的产品中。今天，实时的三维模型可视化技术已经非常普及，并广泛地运用在虚拟现实、人机交互、可视化计算等领域中。同时计算机图形学的快速发展也使得人们对更复杂、更逼真的三维模型的要求逐渐增加，例如数字战场模拟等应用领域。但是，利用传统的方法，人工构造真实世界中的三维模型非常困难，也非常耗时。所以，在今天，如何快速地，准确地获得真实世界中的三维模型这个题目越来越引起人们的关注。基于静态场景的多视图重建方法是一种经典的场景三维重建法，即采用多个摄像机围绕静态场景拍摄多幅图像，并根据采集到的多视图场景进行三维重建。但是，在许多特殊应用领域，如卫星在轨服务、远程监控、态势侦察等军事领域中，采用多个摄像机围绕场景目标进行图像摄取，代价很大，而且并不现实。基于动态场景跟踪的三维重建方法的主要思想是通过对动态场景中运动目标的跟踪，来恢复其空间三维信息。因此，本论文对基于动态场景跟踪的三维重建技术的研究，不仅具有实用价值，也具有重要的理论价值。本论文对基于动态场景三维重建的关键技术：立体匹配算法、动态场景跟踪及运动参数估计算法和基于散乱点云的曲面重建算法，进行了研究与改进。设计并实现了基于动态场景的三维重建系统，并对该系统进行测试与分析。本论文首先对与本文有关的三维重建关键技术进行了简要介绍与分析；然后在对立体特征匹配算法进行分析的基础上，提出了基于谱图匹配的立体特征匹配算法，实验表明该算法能够降低误匹配率；针对动态场景，提出了基于特征跟踪的三维运动参数估计算法，实验表明该方法能够达到较满意的精度；针对三维重建过程中出现的散乱点云，提出了使用水平集的方法，对三维曲面进行重建；最后本论文给出了基于动态场景三维重建的一个原型系统的实现。实验结果表明：本论文给出的基于动态场景的三维重建方法能够取得比较好的重建效果。

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