基于RTcam的非线性对极几何研究

摘要

基于线性(针孔)摄像机模型的单目、双目视觉系统的研究,已经在计算机视觉领域扮演着非常重要的角色,现在线性摄像机的对极几何和图像序列间的线性约束关系也逐渐完善。尽管近几年已经有基于非线性模型的摄像机的对极几何研究,但是基于非线性摄像机模型的图像序列间的对极几何研究尚处于探索阶段,尤其是不同摄像机模型之间的图像序列间的几何约束关系尚不明确,所以为不同的相机模型建立统一的几何约束关系是必要的。
　　首先,本文详细分析了RTcam摄像机模型,并对相机模型中的Q矩阵对应的64个参数进行了逐个对比分析,确定出了每个因子的物理意义以及其作用。在三维RTcam相机模型的理论基础上通过Matlab仿真出其三维几何模型,并对其中S因子的对应变换进行了详细分析。
　　其次,由于 RTcam摄像机模型可以在高维度空间利用因子函数(Rational Function)来研究各种非线性摄像机模型的统一框架,所以本文使用基于RTcam摄像机模型的非线性图片序列来研究非线性对极几何。在基于线性摄像机模型方面,本文用基于图片序列的对极几何算法与通用的“特征检测-特征匹配-基础矩阵-对极几何”的方法求解结果进行了对比分析。在非线性相机模型的非线性对极几何方面,本文使用广角镜头和全景镜头分别进行理论分析和仿真,并且与九点算法求出全景图片对极几何结果进行详细对比分析。
　　最后,本文在使用图片序列求解出非线性模型的对极几何曲线后,通过理论分析利用拟合出的曲线方程求解出RTcam相机模型的扭曲因子“S”,并将“S”因子引入到图像矫正方面,由于RTcam相机模型可以将不同非线性相机模型纳入统一的几何框架,所以RTcam模型可以纠正由于各种摄像机模型的非线性畸变,并通过仿真给出实验结果。

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第一章 绪论

1.1 研究背景及意义

1.2 本文研究内容及结构安排

第二章 摄像机模型与对极几何基础

2.1 摄像机模型

2.2 对极几何基础

2.3 本章小结

第三章 RTCam摄像机模型中S因子研究

3.1 S因子的作用理论分析

3.2 S因子的应用

3.3 三维RTcam相机模型

3.4 基于RTcam的S因子求解方法方法

3.5 本章总结

第四章 基于RTCam非线性对极几何

4.1 基于图像序列的对极几何理论基础

4.2 线性相机模型对极几何求解方法

4.3 非线性相机模型的对极几何

4.4 基于RTcams的图像矫正

4.5 本章总结

第五章 实验结果对比与分析

5.1 RTcam相机模型中参数对成像影响分析

5.2 基于RTcam的非线性对极几何结果分析

5.3 基于RTcam非线性相机模型的图像矫正

5.4 本章总结

第六章 总结与展望

6.1 总结

6.2 展望

致谢

参考文献