三维扫描信息获取的深度图像配准算法设计及开发

摘要

本文对基于编码结构光的三维扫描系统的特点以及本系统所面向的文物特征进行了分析,并分析总结了目前国内外通常所采用的深度图像配准方法.在这基础上形成了本系统中所采用的三步配准流程.最后,针对实际建模中应用所遇到的问题形成了一个新的全局配准算法.虽然目前的最普遍采用的ICP算法也能够用于本系统中的深度图像拼接,但是它的收敛速度以及每个迭代中所要计算的对应点是算法的瓶颈所在,在用于大数据量的结构光系统所获取的深度图像配准时严重地影响了效率.而另一方面,基于平方距离函数的方法将这个大量的计算放在预处理步骤中,而每一次的迭代中只要根据参数计算一个函数值即可.但是,该算法同样具有缺点,正因为它选择了省略每次计算对应点,它的平方距离函数的函数值也就只能通过拟合得到.这在配准的后期就会影响到算法的精度.正是因为这个原因,本文提出了一个三步的配准流程,每个阶段针对不同的目标来改进算法.在讨论了具体的算法后,本文还从收敛特性和成功初始配置(SIC)方面比较了本文的算法和目前主流的ICP算法,得到了比较好的结果.

目录

文摘

英文文摘

第一章绪论

§1.1引言

§1.2本文研究目标

§1.3本文工作内容

§1.3 1深度图像配准算法目标

§1.3.2原始算法的改进

§1.3.3本文算法的应用

§1.4本文的结构

第二章深度图像配准的目标及相关算法

§2.1配准问题及目标

§2.1.1配准问题定义及目标

§2.1.2主要算法介绍

§2.2ICP算法及其变种

§2.2.1原始ICP算法原理

§2.2.2ICP算法变种比较

§2.2.3ICP算法的迭代

§2.2.4ICP算法的评价

§2.3基于平方距离函数的算法

§2.3.1算法原理

§2.3.2平方距离函数的几何特征及二次逼近

§2.3.3算法描述

§2.3.4算法评价

第三章面向编码结构光三维扫描系统的深度图像配准算法设计

§3.1配准过程

§3.1.1粗略配准

§3.1.2初步配准

§3.1.3配准优化

§3.2配准算法的细节

§3.2.1空间查找

§3.2.2重采样

§3.2.3权重与可信度

第四章改进配准算法的性能分析

§4.1收敛分析

§4.2起始状态分析

§4.3结论

第五章改进配准算法的开发应用

§5.1数字文物三维建模

§5.2基于编码结构光的数据采集和处理

§5.3深度图像配准算法的开发应用

§5.4三维模型拼合方法

§5.5实验结果

第六章结论和展望

§6.1主要研究内容及创新

§6.2未来工作展望

参考文献