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数字摄影测量与三维重建系统关键技术研究

谢耀华  
【摘要】:近年来,三维重建技术受到越来越多的关注。本文简要介绍了数字摄影测量与三维重建的基本原理;然后针对项目的具体情况提出了一种基于相对运动的相机标定方法,并和现有的标定算法做了性能上的对比;接着提出一种基于控制点约束的特征匹配方法;最后着重介绍了我们设计并实现的完整的三维重建系统,给出实验结果并进行分析。 传统的相机标定一般利用专用的标定物进行;而自标定方法不需要标定物,直接从两视图中求解相机内外参数。二者都有其优点,但也都存在一定的局限性。我们针对项目的实际情况,提出了一种基于相对运动的相机标定方法,将相机参数分为几组分别求解,实验证明取得较好的结果并且求解速度较快,对设备的要求也很低。 目前图像特征匹配主要有基于面积、基于特征和层次化的方法,但一直没有一种方法能够达到人们所希望的全自动的效果。本文针对项目的实际情况提出了一种特征匹配方法。该方法首先通过一些控制点的匹配,进而实现其他特征点的匹配;实践证明这种方法方便而实用。 我们实现的三维重建系统分为多个移动端和一个服务器端,其中移动端的任务主要是信息采集、打包和回传,而数据管理、三维重建等功能则统一由服务器端完成。作者的工作主要集中在服务器端的软件上,包括原始数据库管理、相机标定、畸变校正 (部分)、三维重建、模型调整等功能的实现,同时包括相应的人机交互界面的设计;其中核心部分是相机标定、畸变校正和三维重建,我们提出的各种方法已经成功的应用于这些部分。实验结果表明本系统已经达到实用的要求,能够较好的实现三维重建的任务。


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