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三维成像技术是一种获取待测物体立体空间坐标的测量技术,区别与二维图像成像,其能提供更为丰富的空间形态以及位置信息,目前在零件测量、无人车导航、虚拟现实、3D打印、以及医疗诊断等领域都有广泛的应用,由于单个深度相机探测视场的限制,研究如何将多个不同视场的深度图像拼接到一起,拓展三维成像视场范围的三维图像拼接技术的研究也逐渐热点。 目前三维点云拼接算法在三维扫描和虚拟现实等应用方面取得很大进展,但是其计算量太大,实时性低以及对硬件要求较高等原因限制了三维拼接技术的大规模应用。本文针对单个深度相机探测视场不足等缺点,设计了一个360°实时三维全景拼接成像方案。 本文从相机的成像模型出发,分析了三维图像拼接技术与相机标定技术的理论关系,对三维图像拼接技术的基本问题以及刚体变换矩阵的求解过程进行了详细的说明,并对基本图像处理方法进行了分析和介绍,最后引出了一种基于主动标定物识别与检测的三维全景拼接方案,快捷有效的完成了360°全景图像的实时拼接。 本文采用微软公司第二代Kinect V2相机作为三维图像采集器,通过棋盘格标定Kinect V2设备的彩色相机与深度相机坐标系转换关系并完成RGB-D彩色三维图像的重建工作,然后利用本文自主设计的二维图像标定板,对相邻两个Kinect V2设备进行标定得到两个相机的刚体变换参数的旋转分量R和平移分量T,然后利用ICP算法迭代优化得到相邻相机精确的配准参数,最后将八个深度相机获取的点云数据,统一到同一坐标系下,完成了360°实时全景拼接系统。