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面向室内三维重建的单幅全向图水平直线检测与定位

娄静涛  
【摘要】: 室内环境的三维重建是计算机视觉中的重要问题,在虚拟漫游、机器人导航、生活娱乐等领域有着广泛应用。室内环境几何特征明显,空间水平直线和竖直直线构成了室内环境的基本特征和总体框架。研究水平直线和竖直直线的空间定位可以有效地辅助解决室内环境的三维重建问题。 折反射全向图像具有“一次成像,全向获取”的优点。本文针对非单视点折反射全向成像系统中水平直线和竖直直线的成像特点,设计了一种基于单幅非单视点全向图像的空间直线检测与定位方法,实验证明该方法具有较好的结果。论文的主要工作包含以下几方面: (1)分析了室内环境三维重建与空间水平、竖直直线定位的关系;室内环境中,水平直线和竖直直线是大量存在的,根据直线间相交、共面、平行及垂直关系,可以构建出室内环境的基本框架,达到辅助三维重建的目的。 (2)由于全向图中竖直直线是一条径向射线,其检测比较简单,本文重点研究水平直线所成的像。采用全向Hough变换检测折反射全向图中的水平直线,推导了空间水平直线在非单视点全向图中的成像特点,根据成像特点对全向Hough变换进行了改进,根据成像特点对全向图进行预处理,剔除了非水平直线所成的像,提高了检测的效率; (3)针对非单视点折反射全向图中水平直线的定位问题,提出了基于“主像点/非主像点”的两点定位算法,证明了该算法的可行性和正确性,分析了像点提取精度对实验结果的影响; (4)对锥面折反射全向成像系统和抛物面折反射全向成像系统进行了对比分析,得出锥面折反射全向成像系统更加适合室内环境的三维重建。最后采用两点定位算法,基于锥面折反射全向成像系统进行了仿真实验,实验取得了较好的结果。


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