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《南京航空航天大学》 2002年
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计算机视觉中三维重构的研究与应用

姜大志  
【摘要】: 三维重构是计算机视觉技术的主要内容之一。二维图像中的非线性畸变、拍摄图像的相机内外参数的标定是计算机视觉中三维重构的技术核心。尤其是计算机技术和数字成像技术的发展,要求有新的系统方案和技术措施,以充分利用先进仪器和设备的有利因素,增加计算机视觉技术在多种不同场合的适用性和灵活性。本文是在以数码相机为成像设备的条件下,在开发公路路产赔偿管理系统项目过程中,对三维重构中的理论和应用技术进行了深入的研究。 本文在分析了数码相机特点的基础上,提出了一种适合于数码相机特点的三维重构系统方案。在这一方案中建立二维图像中非线性畸变的处理、数码相机的内部和外部参数的标定各自的独立模型,分别求解。使得图像非线性畸变和数码相机的内部参数的求解,能在实验室中完成。实现了过程分解、模块独立,减少了参数间的互相干扰和充分利用了设备现有条件。 通过理论分析和实验验证,在数码相机成像中,二维图像中的非线性畸变主要来自于相机镜头中透镜的组合误差。图像中的非线性畸变与相机拍摄时的状态有关。在目前的数码相机条件下,影响图像处理的主要是图像中的径向畸变。 在分析和研究了图像中非线性畸变的大小与图像像素多少之间的关系基础上,提出了定量表示图像中所含非线性畸变大小的方法。 在建立了非线性畸变数学模型的基础上,提出了采用标准图形法求解相机镜头产生的非线性畸变方法。这种方法的求解过程可在实验室中进行。设计了求解方案,研究了对应的计算方法和计算步骤。这样可以在进行三维重构的处理之前,先对图像进行线性化的校正,消除图像中的非线性畸变,使后续的所有处理都在线性条件下进行。 文中提出了数码相机参数分组标定的方法,即将数码相机的内部参数和外部参数分别标定,相机的内部参数标定在实验室中进行。内部参数的标定有两种方法,一种是快速简易求解的办法,另一种是精确求解的方法。数码相机外部参数标定采用了透视矩阵法。 在对数码相机外部参数标定方面,本文还提出了一种称之为直角三点标定法。这种方法简化了标定装置的结构,仅需要成直角关系的三点作为标定装置。在标定装置三点成像的光线上建立一个直角三角形,使这个直角三角形与标定装置的三角形相似,由此来确定相机的所有外部参数。文中对这种方法进行了详细的理论推导和过程设计。 公路路产赔偿管理系统的成功开发和应用,证实了上述研究成果的正确性和实用性。
【学位授予单位】:南京航空航天大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2002
【分类号】:TP391.4

【引证文献】
中国期刊全文数据库 前2条
1 熊琰;龚华军;沈晔青;;三维重构中数码相机参数标定方法研究[J];计算机仿真;2007年09期
2 许世燕,苏诗琳;道路交通事故现场摄影测量几个关键问题的研究[J];现代电子技术;2004年08期
中国重要会议论文全文数据库 前1条
1 熊琰;龚华军;沈晔青;;一种基于直角三点的数码相机外参数标定方法[A];第十一届全国自动化应用技术学术交流会论文集[C];2006年
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 骞森;机器人视觉中的退化不变量研究[D];南京航空航天大学;2007年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 韩晓兰;角点检测研究及在医学图像处理中的应用[D];北方工业大学;2011年
2 刘鹏;基于序列图像的几何参数测量技术[D];中北大学;2011年
3 张晶;摄像机标定中角点检测算法的研究[D];长春理工大学;2011年
4 董圣男;基于双目立体视觉的空间非合作目标的位姿测量[D];南京航空航天大学;2010年
5 王俊昌;基于二维图像的三维重构技术的研究与开发[D];华中科技大学;2009年
6 谢正;基于特征点的快速图像匹配算法研究[D];国防科学技术大学;2011年
7 满臣;基于图像灰度的三维重构递推算法的研究[D];大连理工大学;2006年
8 顾毓敏;基于计算机双目视觉的砂轮地貌检测与分析研究[D];南京航空航天大学;2006年
9 韩东;三维重构中的匹配技术研究[D];大连理工大学;2006年
10 秦皓;列车定位中应用GPS的选星方案分析与设计[D];北京交通大学;2007年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 姜大志,孙俊兰,郁倩,丁秋林;标准图形法求解相机镜头非线性畸变的研究[J];东南大学学报(自然科学版);2001年04期
2 王金刚,李伟,刘颖;全帧读出型面阵CCD光电传感器在图像采集中的应用[J];电子技术应用;2000年07期
3 黄海贇,戚飞虎;一种精确标定摄像机的遗传算法方案(英文)[J];红外与毫米波学报;2000年01期
4 邹国辉,袁保宗;一种新的摄像机自定标的方法[J];机器人;1999年06期
5 于洪川,吴福朝,袁波,韦穗;基于主动视觉的摄像机自标定方法[J];机器人;1999年01期
6 姜大志,郁倩,王冰洋,姜梅,丁秋林,姜大志,郁倩;计算机视觉中的设备标定和三维图形重构综述[J];计算机工程与应用;2001年13期
7 姜大志,郁倩,王冰洋,丁秋林;计算机视觉成象的非线性畸变研究与综述[J];计算机工程;2001年12期
8 陈从颜,刘京南,余玲玲,内田悦行;结构光投影法在三维检测和物象重建系统中的应用[J];计算机应用研究;1999年07期
9 刘崟,孙济洲;基于图象的计算机三维造型和绘制技术综述[J];计算机应用研究;1999年12期
10 吴福朝,于洪川,袁波,韦穗;摄像机内参数自标定——理论与算法[J];自动化学报;1999年06期
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 邢青青;罗新斌;;基于小波去噪和机器视觉的边缘检测[J];四川有色金属;2009年01期
2 贺超英;黄美成;;一种基于无线通信技术的防盗系统[J];安防科技;2006年09期
3 张亚婷;;快速3D激光扫描技术中数据采集系统的设计[J];安防科技;2007年11期
4 周筱连;;基于内容的图像检索[J];安徽电子信息职业技术学院学报;2008年06期
5 周鸣争,汪军;基于直方图变换的弹痕图像增强技术及实现[J];安徽机电学院学报;2002年04期
6 桂珍;公切圆图解法[J];安徽机电学院学报(自然科学版);1997年04期
7 李景福;赵进辉;龙志军;刘诗安;;基于离散小波变换的农业图像处理研究[J];安徽农学通报;2007年03期
8 吕小莲;张祖立;吕小荣;;机器视觉识别田间成熟番茄的研究[J];安徽农业科学;2008年04期
9 王丽;邱新法;王培法;;基于影像TM光谱知识的沙化土地信息提取[J];安徽农业科学;2009年28期
10 徐天长;透视点列与透视线束在解题中的应用[J];安庆师范学院学报(自然科学版);1992年01期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 刘志峰;倪楠;黄海鸿;;弧焊机器人焊缝跟踪系统的研究与发展[A];2004“安徽制造业发展”博士科技论坛论文集[C];2004年
2 季铮;张剑清;詹总谦;;基于特征不变量的目标识别定位方法研究[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
3 刘磊;王永骥;;基于单目视觉的机器人动态目标识别与跟踪[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
4 周艳;唐权华;金炜东;;基于自适应噪声检测的彩色图像插值滤波算法[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
5 李俊峰;戴文战;潘海鹏;高金凤;;基于灰色系统理论的图像去噪算法研究[A];第二十九届中国控制会议论文集[C];2010年
6 陈文颉;刘劲;甘名刚;;基于NMI特征匹配及位置预测的目标自动跟踪及其DSP实现[A];第二十九届中国控制会议论文集[C];2010年
7 孙勇;李原;王庆林;陈辉;;基于主动投影的结构光视觉系统的标定[A];中国自动化学会控制理论专业委员会D卷[C];2011年
8 刘吉成;汪熙;王仲;刘爱勇;;基于虚拟环境的摄像机定标中的矩阵研究[A];'2003系统仿真技术及其应用学术交流会论文集[C];2003年
9 赵越;江南;;一种基于3D矩形靶标的摄像机标定算法及其实现[A];第九届全国信息获取与处理学术会议论文集Ⅰ[C];2011年
10 吴能伟;;3D靶标的摄像机标定方法[A];第九届全国信息获取与处理学术会议论文集Ⅱ[C];2011年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 杨长强;激光扫描仪检校及车载激光点云的分类与矢量化研究[D];山东科技大学;2010年
2 孔凡芝;引线键合视觉检测关键技术研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
3 王文标;基于视觉测量的快速再制造成形系统关键技术研究[D];大连海事大学;2010年
4 时长江;豆科类杂草种子图像识别系统研究[D];中国海洋大学;2009年
5 孙贤斌;三维信息获取技术中定标与图形包含问题的研究[D];华中科技大学;2010年
6 肖洁;视觉注意模型及其在目标感知中的应用研究[D];华中科技大学;2010年
7 韩守东;纹理建模与图切分优化方法研究[D];华中科技大学;2010年
8 朱清波;序列图像三维重建方法研究[D];华中科技大学;2010年
9 田文;多视图图像的快速三维场景重建[D];华中科技大学;2010年
10 陈志国;基于群体智能的机器视觉的关键技术研究[D];江南大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 马彦平;基于数字图像的冬小麦、夏玉米长势远程动态监测技术研究[D];华中农业大学;2010年
2 何慧娟;基于多传感器的移动机器人障碍物检测与定位研究[D];安徽工程大学;2010年
3 宋抗;压缩机活塞圆度误差数字检测系统研究[D];河南理工大学;2010年
4 张聪炫;基于蚁群算法由直线光流场重建三维结构的研究[D];南昌航空大学;2010年
5 李新;逆向工程模型重构及工程应用若干问题的研究[D];南昌航空大学;2010年
6 赵永刚;图像检索中形状描述和匹配算法研究[D];南昌航空大学;2010年
7 孙静;基于双目立体视觉的多相机三维重建技术实现[D];山东科技大学;2010年
8 宗雯雯;基于双目立体视觉的特征点匹配关键技术研究与应用[D];山东科技大学;2010年
9 郑纪业;基于H.264的校园视频监控系统的设计与实现[D];山东科技大学;2010年
10 徐强;基于TMS320F2812的指纹识别系统的设计与实现[D];山东科技大学;2010年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 熊平;CCD与CMOS图像传感器特点比较[J];半导体光电;2004年01期
2 何森;侯宏录;王尧;;标定飞机舵面角位移的双圆靶单目视觉方法[J];兵工学报;2007年07期
3 贺俊吉,张广军;结构光三维视觉检测中光条图像处理方法研究[J];北京航空航天大学学报;2003年07期
4 许志军,张明浩,钟家桢;弧焊机器人焊缝位置的电流检测法[J];北京科技大学学报;1994年02期
5 周志强;汪渤;吕冀;;不同分辨率图像的角点匹配方法[J];北京理工大学学报;2008年07期
6 孙仁山,李文彬,田勇臣,华丽;基于整枝抚育目的的立木枝干自动识别研究[J];北京林业大学学报;2005年04期
7 阚江明;李文彬;孙仁山;;基于计算机视觉的立木枝干直径自动测量方法[J];北京林业大学学报;2007年04期
8 吕晓琪;黄显武;张宝华;;一种基于角点特征的医学图像配准方法[J];内蒙古科技大学学报;2010年01期
9 林尚扬;我国焊接生产现状与焊接技术的发展[J];船舶工程;2005年S1期
10 熊鸣镝;用于动画演示的穿浪双体船快速曲面造型[J];船舶;2001年01期
中国重要会议论文全文数据库 前1条
1 王利强;郝莹;;一种基于Forstner算子的角点检测改进算法[A];第十四届全国图象图形学学术会议论文集[C];2008年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 张益昕;基于计算机视觉的大尺度三维几何尺寸测量方法及应用[D];南京大学;2011年
2 高峰;图像配准中的几何特征不确定性建模及匹配方法研究[D];国防科学技术大学;2011年
3 吴东晖;智能移动机器人的视觉导航技术[D];浙江大学;2001年
4 袁野;摄像机标定方法及边缘检测和轮廓跟踪算法研究[D];大连理工大学;2002年
5 乌秀春;反求工程中基于图像灰度信息的三维曲面重构研究[D];大连理工大学;2002年
6 陈震;图像序列光流场计算及三维场景恢复研究[D];西北工业大学;2003年
7 杨敏;多视几何和基于未标定图像的三维重构[D];南京航空航天大学;2003年
8 张春森;序列立体图象三维运动物体定位与跟踪[D];武汉大学;2004年
9 吴剑;三维高精度光学定位技术及其临床应用[D];清华大学;2004年
10 胡志萍;图像特征提取、匹配和新视点图像生成技术研究[D];大连理工大学;2005年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 汪汉云;异类遥感图像配准技术研究[D];国防科学技术大学;2010年
2 李海岩;旋转式三维物体测量系统及重构方法的研究[D];天津轻工业学院;2000年
3 张长命;双目立体视觉技术在三维测量中的应用研究[D];电子科技大学;2001年
4 段华;基于双目立体视觉的计算机三维重建[D];南京航空航天大学;2003年
5 吴焕明;基于网格标记的视觉坐标测量技术[D];青岛大学;2003年
6 冯卫东;工业零件形状尺寸图像检测技术研究[D];中国人民解放军国防科学技术大学;2002年
7 成伟;GPS精密定位误差及其相位多路径误差分析研究[D];长安大学;2003年
8 屈磊;三维重构理论与算法研究[D];安徽大学;2004年
9 李永斌;用光测图像测量飞行目标三维姿态的应用研究[D];国防科学技术大学;2003年
10 郑明玲;海量遥感图像高性能配准算法研究[D];国防科学技术大学;2003年
【二级引证文献】
中国期刊全文数据库 前3条
1 王俊杰;王宇楠;曹奇;;点云数据直接贴图方法探讨[J];现代测绘;2011年05期
2 毛明远;陈忆九;刘宁国;邹冬华;;应用数字摄影测量技术进行道路交通事故现场重建[J];中国司法鉴定;2007年03期
3 苗新强;金先龙;韩学源;侯心一;;基于图像引导的交通事故现场实时测绘方法[J];上海交通大学学报;2013年02期
中国重要会议论文全文数据库 前1条
1 赵红蕊;王刚刚;刘学孔;;交通事故现场勘查技术比较[A];第二届“测绘科学前沿技术论坛”论文精选[C];2010年
中国博士学位论文全文数据库 前4条
1 姚金杰;基于地面基站的目标定位技术研究[D];中北大学;2011年
2 林睿;基于图像特征点的移动机器人立体视觉SLAM研究[D];哈尔滨工业大学;2011年
3 李治隆;基于弹性变形的曲面重建和平滑[D];大连理工大学;2010年
4 吴忠宜;基于CCTV快视图的实时交通流参数检测研究[D];武汉大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 于向博;基于地质钻孔数据的地层三维可视化研究[D];山东科技大学;2010年
2 宗雯雯;基于双目立体视觉的特征点匹配关键技术研究与应用[D];山东科技大学;2010年
3 王雅萍;UAV影像自动配准与拼接方法研究[D];昆明理工大学;2010年
4 年华;GPU通用计算与基于SIFT特征的图像匹配并行算法研究[D];西安电子科技大学;2010年
5 马天明;基于FCM的刀具特征自适应提取[D];西安工业大学;2011年
6 顾国庆;基于亚像素的特征提取关键技术研究与应用[D];江南大学;2011年
7 李进明;摄像机标定[D];江南大学;2011年
8 韩晓兰;角点检测研究及在医学图像处理中的应用[D];北方工业大学;2011年
9 李瑜芳;彩色结构光条纹中心线提取方法研究[D];吉林大学;2011年
10 余俊;基于双目视觉的机器人目标检测与控制研究[D];北京交通大学;2011年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前6条
1 孙学珠,付维乔,刘庆,王庆有;高精度CCD尺寸自动检测系统的光学系统设计[J];光学技术;1995年05期
2 陈岳林;用 CCD 在线检测电线电缆直径[J];计量与测试技术;1998年03期
3 于洪川,吴福朝,袁波,韦穗;基于主动视觉的摄像机自标定方法[J];机器人;1999年01期
4 李新肖,郑南宁,乔瑛;利用分层深度全景图实现基于图像的绘制[J];计算机辅助设计与图形学学报;2000年01期
5 姜大志,孙闵,刘淼,姜梅,丁秋林;数码相机标定方法研究[J];南京航空航天大学学报;2001年01期
6 沈向洋,王立峰;基于图像的绘制技术综述[J];中国计算机用户;2000年21期
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 陆海琴;韩丽枫;左洪福;吴振锋;;计算机视觉三维图象重构及应用展望[J];江苏航空;1999年Z1期
2 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[J];福建广播电视大学学报;2008年03期
3 沈洪宇;柴毅;;计算机视觉中双目视觉综述[J];科技资讯;2007年34期
4 姜大志,郁倩,王冰洋,姜梅,丁秋林,姜大志,郁倩;计算机视觉中的设备标定和三维图形重构综述[J];计算机工程与应用;2001年13期
5 许晓伟;王知衍;张艳青;梁英宏;曹晓叶;;视觉图像三维重构计算一般性框架研究[J];计算机科学;2008年08期
6 罗志升;王黎;高晓蓉;王泽勇;;光截法旋转式物体三维重构[J];微计算机信息;2010年10期
7 郭便;;基于计算机视觉的端铣表面粗糙度检测[J];新技术新工艺;2011年07期
8 汪伟,李郝林;基于数码相机图像的三维重构[J];上海理工大学学报;2005年05期
9 金施群;张莉;范利勤;;单幅图像的三维重构视觉系统误差修正[J];应用科学学报;2007年06期
10 赵辉煌;周德俭;黄春跃;张少华;;基于SFS原理的SMT焊点表面三维重构技术研究[J];计算机科学;2009年07期
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1 田涌涛;洪锡军;王有庆;李从心;;计算机视觉在先进制造技术中的应用[A];面向制造业的自动化与信息化技术创新设计的基础技术——2001年中国机械工程学会年会暨第九届全国特种加工学术年会论文集[C];2001年
2 王卫兵;洪健;周雪平;;应用低温电镜及三维重构技术研究二十面体植物病毒的三维结构[A];中国植物病理学会第六届青年学术研讨会论文集——植物病理学研究进展(第五卷)[C];2003年
3 周红;刘光蓉;;计算机视觉及其在谷物籽粒检测分级中的应用[A];中国粮油学会第三届学术年会论文选集(下册)[C];2004年
4 柯杏;何晓兰;姜国权;杜尚丰;;摄像机标定及基于平行直线特征的算法研究[A];2007年中国农业工程学会学术年会论文摘要集[C];2007年
5 许建明;孔德润;孙斌;张磊;胡乃中;付忠谦;何兵兵;谢岳;;基于计算机视觉的无创性食管曲张静脉测压仪及其检测方法[A];中华医学会第七次全国消化病学术会议论文汇编(下册)[C];2007年
6 王划一;王效良;;计算机视觉在绗缝机自动编程及控制中的应用[A];第二十届中国控制会议论文集(下)[C];2001年
7 刘纪红;许强;赵丽红;徐心和;吴宏亮;;一种基于计算机视觉技术的车流量检测方案及其实现[A];2003中国控制与决策学术年会论文集[C];2003年
8 曹殿才;;数字摄影测量与数字地球[A];2001年东北三省测绘学术与信息交流会论文集[C];2001年
9 王以忠;王玉峰;李达;黄华芳;张锐;;用于二维对称复杂形状工件视觉识别的分组编码法[A];2010中国仪器仪表学术、产业大会(论文集1)[C];2010年
10 刘兵;司秉玉;;基于图像区域搜索法的彩色球目标识别与跟踪[A];中国仪器仪表学会第五届青年学术会议论文集[C];2003年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 记者 刘垠;首届中美视觉夏令营开营[N];大众科技报;2009年
2 本报记者 陈磊;让“他”替你吃药挨刀[N];科技日报;2005年
3 本报记者 姜晨怡;计算机也会有错觉[N];科技日报;2007年
4 王悦承;逾30篇中国论文入选ICCV[N];中国计算机报;2005年
5 本报记者 薛娟;未来搜索:没有搜索的搜索[N];中国经济时报;2010年
6 钟凌江;三维重构产业链[N];人民邮电;2006年
7 ;数字媒体:共享缤纷世界[N];中国计算机报;2006年
8 ;生活中的计算机视觉[N];中国计算机报;2006年
9 本报记者 叶青 通讯员 粤科宣;病人家属也可操刀“做手术”[N];广东科技报;2011年
10 记者 胡祥修;莲花山建成世界最大图像数据库[N];湖北日报;2006年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 姜大志;计算机视觉中三维重构的研究与应用[D];南京航空航天大学;2002年
2 山海涛;基于影像序列的目标三维重构理论及关键技术研究[D];解放军信息工程大学;2011年
3 李晋江;海量数据点三维重构中一类关键问题研究[D];山东大学;2010年
4 张小康;高分辨冷冻电镜三维重构埃瓦尔德球效应的研究[D];中国科学技术大学;2012年
5 李庆中;苹果自动分级中计算机视觉信息快速获取与处理技术的研究[D];中国农业大学;2000年
6 冯斌;计算机视觉信息处理方法与水果分级检测技术研究[D];中国农业大学;2002年
7 赵书涛;基于计算机视觉的直读仪表校验方法研究[D];华北电力大学(河北);2006年
8 孟祥艳;牛肉物理特性与品质的检测方法研究[D];吉林大学;2010年
9 谢存;计算机视觉中若干问题实现技术和算法的研究[D];大连理工大学;2002年
10 张彦娥;基于计算机视觉技术温室作物长势诊断机理与方法研究[D];中国农业大学;2005年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 王娟;基于3参数模型的摄像机标定和三维重构[D];云南大学;2010年
2 刘玉龙;面向RP应用的三维重构技术[D];西安科技大学;2004年
3 屈磊;三维重构理论与算法研究[D];安徽大学;2004年
4 陈昌宋;商品化的反求系统三维重构关键技术研究[D];华中科技大学;2004年
5 杨宝林;某型粉末合金材料微观组织结构的计算机重构[D];兰州理工大学;2011年
6 方志华;MEMS工艺版图三维重构技术研究[D];西北工业大学;2004年
7 沈璐;基于双目立体视觉的三维重构剖分算法研究[D];东北师范大学;2010年
8 李海岩;旋转式三维物体测量系统及重构方法的研究[D];天津轻工业学院;2000年
9 邓俊峰;大范围的建筑三维重构的方法研究[D];华中科技大学;2004年
10 朱琇琪;饰品研磨机器人系统的研究[D];上海交通大学;2011年
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