光柵投影三維測量技術(shù)作為三維測量領(lǐng)域最受歡迎的發(fā)展方向,有著非接觸、精度高等優(yōu)點,而多攝像機三維測量系統(tǒng)相較于單攝像機系統(tǒng)而言,視場更大,應(yīng)用范圍更加廣泛。本文對多攝像機光柵投影系統(tǒng)的標(biāo)定,以及點云的后續(xù)融合優(yōu)化進行了研究,并提出了新方法,在搭建的實物系統(tǒng)上驗證了所提方法的有效性,主要工作如下:（1）本文提出了一種多攝像機系統(tǒng)配置方案以及全局標(biāo)定方法,設(shè)計了一種三維立方體標(biāo)定物,每個視角下的攝像機只對立體標(biāo)定物的一個面進行標(biāo)定,由于立體標(biāo)定物的多個面本身已經(jīng)處于一個統(tǒng)一的世界坐標(biāo)系下,故其多個面下的特征點坐標(biāo)自然處于統(tǒng)一的世界坐標(biāo)系,因此只需對多個攝像機同時進行一次平面標(biāo)定即可完成全局標(biāo)定。另外,針對該標(biāo)定方法的整體誤差,本文提出一種修正方法,利用標(biāo)定物上所設(shè)特征點的世界坐標(biāo)和實際重建出的特征點坐標(biāo)之間的偏差來求取修正參數(shù),將該參數(shù)應(yīng)用到測量中,提高整體點云的精度。實驗結(jié)果表明本文提出的方法切實可行。（2）針對多攝像機系統(tǒng)測量點云的重疊現(xiàn)象,本文提出了一種合并重疊點云的融合方法。首先,根據(jù)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特點,利用投影法來簡單而準(zhǔn)確地提取出重疊區(qū)域在圖像中的位置,并對應(yīng)到三維空間的重疊區(qū)域;... 

【文章來源】：東南大學(xué)江蘇省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

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【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖像物理坐標(biāo)和圖像像素坐標(biāo)的關(guān)系

第二章三維測量基礎(chǔ)理論11圖2-2攝像機的成像原理圖中展現(xiàn)了四個坐標(biāo)系之間的關(guān)系，根據(jù)小孔成像模型，空間中一點P(xw,yw,zw)T透過攝像機鏡頭在像平面成像為p(u,v)T，首先從世界坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換成攝像機坐標(biāo)系，然后從攝像機坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換到圖像物理坐標(biāo)系，最后從圖像物理坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換到圖像像素坐標(biāo)系，其中第一步和第三步的轉(zhuǎn)換都是同維度坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換，第二步是從空間坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換到平面坐標(biāo)系，由三角形相似原理得到：,ccccxfyfxzyz==(2.4)其中f表示攝像機的焦距。將上述關(guān)系寫成矩陣形式：000000100101ccccxxfyzyfz=(2.5)將上述式子結(jié)合就得到了攝像機的成像模型：0010000100001100100011wwTwuxdxufysvvfdyz=RT0(2.6)可簡化為：11wwwxuysvz=KRT(2.7)

東南大學(xué)碩士學(xué)位論文12其中：0000001xyfufv=K(2.8)其中，s為比例因子，fx，fy表示x，y軸上的等效焦距，(u0,v0)T表示主點位置坐標(biāo)。K稱為攝像機的內(nèi)參矩陣，總共包含fx，fy，u0，v0四個未知參數(shù)，內(nèi)參矩陣是攝像機內(nèi)部的參數(shù)，和攝像機的結(jié)構(gòu)相關(guān)，和攝像機的位置無關(guān)。R和T為攝像機的外部參數(shù)，和攝像機的位置以及選取的世界坐標(biāo)系有關(guān)，和攝像機內(nèi)部結(jié)構(gòu)無關(guān)。求解以上的未知量就叫做攝像機標(biāo)定。以上的描述稱為攝像機的線性模型。2.1.3攝像機非線性模型攝像機也存在非線性模型，如鏡頭的畸變�；兺ǔ０l(fā)生在遠離圖像中心的位置，用線性模型難以描述鏡頭畸變，于是引入了非線性模型：()(),,duxuuduyuuxxxyyyxy=+=+(2.9)其中(xu,yu)T是通過線性模型計算出的理想的圖像坐標(biāo)，(xd,yd)T是加入畸變后的實際的圖像坐標(biāo)，δx、δy分別是x、y方向上表示畸變的非線性函數(shù)，與圖像中點的位置有關(guān)。一般情況下只考慮徑向畸變和切向畸變，兩種畸變的情況如圖2-3所示：圖2-3攝像機畸變(1)徑向畸變從圖2-3中可以看出徑向畸變?yōu)榘霃椒较虻幕�，實際點會沿著半徑方向偏移，偏移的大小與點的位置有關(guān)，其中沿著半徑向內(nèi)偏移的稱為桶形畸變，沿著半徑向外偏移的稱為枕形畸變，偏移的形狀如圖2-4所示：

【參考文獻】：
期刊論文
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[3]基于多視幾何的重疊點云刪除算法[J]. 郭進,袁建英,陳小寧.  計算機工程與設(shè)計. 2014(03)
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[5]多站拼接后三維激光掃描點云的消冗處理[J]. 盛業(yè)華,張凱,張卡.  測繪通報. 2010(03)
[6]一種新的快速解相位方法[J]. 蓋紹彥,達飛鵬.  光學(xué)學(xué)報. 2008(02)
[7]基于標(biāo)志點的多視角三維測量數(shù)據(jù)配準(zhǔn)技術(shù)的研究[J]. 羅先波,鐘約先,李仁舉,周綠.  計量技術(shù). 2004(05)
[8]深度圖像合成的主次縫合線方法[J]. 張宗華,彭翔,胡小唐.  工程圖學(xué)學(xué)報. 2001(02)

博士論文
[1]基于數(shù)字光柵投影的結(jié)構(gòu)光三維測量技術(shù)與系統(tǒng)研究[D]. 李中偉.華中科技大學(xué) 2009
[2]多攝像機視頻監(jiān)控中運動目標(biāo)檢測與跟蹤[D]. 梁華.國防科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2009

碩士論文
[1]多攝像機光柵投影三維測量系統(tǒng)的標(biāo)定方法研究[D]. 湯明.東南大學(xué) 2017



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