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三维重建中的立体匹配技术研究

许尧  
【摘要】:物体的三维形状重建技术在计算机视觉技术中属于的一个分支,它把计算机图像,图形处理和计算机视觉相结合,成为了一个新的研究方向。它拥有着广泛的应用前景,无论是在机器人视觉、生产自动化、虚拟现实、CAD和医学等领域中都能用到它。如何快速而精准的获取物体表面的三维信息,然后根据这些信息进行三维重建,把物体的表面信息恢复出来,是一项重要且非常有难度的研究课题。 随着机器视觉技术的不断发展,立体视觉得到了越来越广泛的应用,尤其是双目立体视觉以其结构简单、使用方便等诸多优点被成功应用于工业检测、物体识别、工件定位、机器人自引导、航天等领域。在机器视觉众多待解决的问题中,立体匹配问题是最重要也是最困难的。任何计算机立体视觉系统中都包含一个作为其核心的匹配算法,因此对匹配算法的研究尤为重要。虽然对立体匹配问题的研究已有多年,但各类匹配算法仍存在着视差边界模糊、遮挡区域以及弱纹理区域匹配困难等难以解决的问题。 本文介绍了计算机视觉和三维重建的基本概念,分析了三维重建技术在影视、医学、可视出版物等各个领域的研究现状,对基于立体视觉的三维重建关键技术进行研究,重点是对其中的关键技术即立体匹配算法进行了研究和仿真实验。本文提出了一种改进的基于图割的立体匹配算法,实验结果表明,该算法在低纹理区域以及遮挡区域的匹配精度较高,在时间方面也有着明显的缩短,在所有像素误匹配率上好于一般算法,这说明了本文算法是有效的。并且,利用该算法进行了三维重建实验,获得了预期的效果。 最后,总结了本文所做的所有工作,并指出了需要进一步研究的问题。


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