基于变焦立体视觉的三维全景图像生成方法研究

摘要

随着互联网技术与虚拟现实的快速发展，全景图技术在旅游景点360°全景展示、地图道路导航和数据可视化等方面得到了广泛应用。目前生成三维全景图像的技术主要基于三维扫描设备和双目立体视觉系统，因此，本文提出一种基于单目变焦立体视觉的三维全景图像生成方法。 本文以图像处理技术在三维全景图像中的应用为背景，针对获取三维点云数据必须借助价格昂贵的三维扫描仪的现状，提出了双焦单目图像的稠密匹配方法和基于变焦立体视觉点云拼接算法。主要设计了摄像机标定，图像匹配以及点云拼接三个部分。具体内容如下： 1、对变焦单目相机的标定。根据变焦单目相机镜头的特点，为了保证标定参数的稳定性，本文采用离线标定方式，标定出不同焦距下单目相机的内外参数，获得较稳定的焦距和畸变参数。为后续的三维重建获取物体的世界坐标做准备。 2、双焦单目图像的稠密匹配。首先基于 SIFT 算法对变焦图像进行特征点提取与匹配，然后利用双焦单目图像理想匹配点的SIFT属性以及基于极线距离的约束条件对匹配点提纯完成稀疏匹配；其次，在稀疏匹配基础上结合区域生长算法提出一种基于单目变焦图像的稠密匹配算法，并与基于SAD算法稠密匹配结果进行比较。最后结合摄像机标定的结果计算出点云坐标。 3、点云拼接。利用不同角度下拍摄的双焦图像经过以上处理获取点云数据后，本文对点云数据精简、匹配和拼接算法进行研究，在基于 ICP 算法原理上提出了一种基于单目立体视觉获取点云数据的拼接方法，生成具有较宽视角的全景图像，并与基于双目视觉获取点云数据的拼接方法进行比较研究。

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