双目立体视觉中的三维重建本科毕业设计论文

2.本课题需要重点研究的关键问题、解决的思路及实现预期目标的可行性分析 2.1关键问题 本课题需要重点研究以下3个关键问题： 1）双目立体视觉平台的构建 立体视觉三维重建的基本原理是从两个视点观察同一景物，以获取在不同视角下的图像，通过三角测量原理计算图像像素间的位置偏差(即视差)来获取景物的三维信息，这一过程与人类视觉的立体感知过程是类似的。 最简单的双目视觉模型是理想的平行放置的双目视觉模型。两台摄像机完全相同，按光轴互相平行，x轴互相重合、沿x轴相距b的位置放置。摄像机光轴平行于z轴，图像平面与xy平面平行，如图1所示。 图1 平行双目立体视觉 平行双目立体视觉获取三维信息采用的是视差测距量原理。 2）三维重建方法的研究 空间直线和空间曲线也是组成空间图形的主要基元。根据空间直线射影变换前后仍是直线的性质，以此来分析空间直线与图像中的直线之间的关系。空间直线在CCD上的成像可以这样认为，空间直线与摄像机光心构成的平面与成像平面的交线，两台摄像机有两个这样的平面，这两个平面的交线就是空间直线。 空间二次曲线是空间二次曲面与平面的交线，因此二次曲线的平面曲线，在CCD上的成像可以认为是由空间二次曲线与光心组成的锥面与成像平面的交线。两台摄像机有两个这样的锥面，求这两个空间锥面的交线，就是空间曲线。通过上

述算法恢复物体三维坐标后，得到的是一些散乱点，不能直观的显示出来，因此我们借用OpenGL来实现这些散乱数据的三维显示。 3）基于OpenGL对三维重建的实现 在OpenGL中绘制出三维图形景观的基本步骤: 1.根据基本图形单元建立景物模型，并且对所建立的模型进行数学描述。 2.把景物模型放在三维空间中的合适的位置，并且设置视点。 3.计算模型中所有物体的色彩，其中的色彩根据应用要求来确定，同时确定光照条件、纹理粘贴方式等。 4.把景物模型的数学描述及其色彩信息转换至计算机屏幕上的象素，这个过程也就是光栅化。 在这些步骤的执行过程中，OpenGL可能执行其他的一些操作，例如自动消隐处理等,另外，景物光栅化之后被送入帧缓冲器之前还可以根据需要对像素数据进行操作。 2.2解决思路 在MATLAB 和OpenGL中均有二维图形的创建以及二维向三维转化的工具或函数。通过以下步骤进行 1） 利用MATLAB 与OpenGL进行二维图像的合成如一个圆。 2） 利用MATLAB 与OpenGL进行编程，利用MATLAB 与OpenGL所提供的函数或界面进行二维图像的三位处理尝试，并且将每次处理的结果进行记录分析，摸索处理过程，处理细节处理方法，处理要素。最后实现满意的处理结果为止。 3） 总结前面的处理经验并分析处理手法为接下来的真正编程做铺垫。 4） 用照相机拍摄二维平面照（如桌上的一个水杯）。 5） 在前面程序的基础上进行修改，并利用前边所说的二维生成三维的一些具体成像原理进行程序的再设计。 6） 调试程序，直到产生令人满意的结果分析其中曾产生的错误，经验教训，思维过程，并认真整理MATLAB 与OpenGL在使用过程中各自的优点与缺点。

2.3可行性分析 以上思路是可行的，原因有以下几点： 1） 该实验准备充分。实验之前，我会进行相关实验资料的调查。并且认真学习MATLAB 与OpenGL这两款软件，在编程过程中力求实验处理贴近所想，实现编程的简洁、清晰、高效、易懂以及时间复杂度空间复杂度的降低。 2） 该设计过程遵守由简到难的过程，在编程过程中，由于处理物体简单，必将使程序简单有利于二维向三维整体过程的步骤的搭建，减少变成难度，并且也具体处理了一些关键性问题，还是只得到验证，有利益将来进行程序的调节。 3） 该设计过程时时总结，分析出错原因，不会导致错误的积累。并且设计过程呈现阶梯式，为整个实验的完成奠定良好的基础。 3.完成本课题的工作方案 课题完成方案是 1）（2.27—3.16）到图书馆或上网查找具体文献，学习了解什么是双目立体视觉,什么是三维重建。并且具体了解由二维向三维转变中所要涉及的具体问题要求和器具。最后，还要了解一下当前学术界对于三维重建的一些看法和意见等等，递交开题报告； 2）（3.16—4.10）查找资料并学习MATLAB相关软件的具体功能和使用方法，熟悉并掌握MATLAB编程的一些具体问题和技巧，然后结合前边对双目立体视觉与三维重建部分的了解完成三维重建的MATLAB编程，并对实验数据进行相关分析，然后查找资料，解决编程后具体数据于估测结果之间差距出现的原因并设法做出处理或给定解决方法； 3）（4.10—5.20）到图书馆或上网并学习OpenGL相关软件的具体功能和使用方法，熟悉并掌握OpenGL编程的一些具体问题和技巧，然后结合前边对双目立体视觉与三维重建部分的了解完成三维重建的OpenGL编程； 4）（5.20—6.02）通过OpenGL和MATLAB的分别编程，了解其中的差异、区别以及优势，分别利用OpenGL和MATLAB各自的优势进行联合编程，完成三维重建；

4．指导教师审阅意见 该同学的论文选题较为合理，专业基础扎实，课题具有一定的理论研究价值和实际研究意义，该同学对本课题的国内外研究现状较为熟悉，技术路线分析明确，工作方案比较可行，同意开题。 指导教师(签字)： 江祥奎 2012年 3 月 16 日

西安邮电大学毕业设计 (论文)成绩评定表 学生姓名 课题名称 毕业设计（论文）时间 吕海斌 性别 男 学号 06082042 专 业测控0802班 班 级 课题 科研题难较类型 目 度 难 双目立体视觉中的三维重建 2012年3月8～2012年6月20日 指导教师 江祥奎(职称：讲师) 计算说 明书 (千字)； 图纸 (张)； 课题任务 论 文 (千字)； 设计、完成情况 其它(含附 件)： 指导教师意见 评 阅 教 师 意见 分项得分：开题调研论证 分； 课题质量（论文内容） 分； 创新 分； 论文撰写（规范） 分； 学习态度 分； 外文翻译 分 指导教师审阅成绩 指导教师(签字)： 年 月 日 分项得分：选题 分； 开题调研论证 分； 课题质量（论文内容） 分； 创新 分； 论文撰写（规范） 分； 外文翻译 分 评阅成绩： 评阅教师(签字)： 年 月 日 验收小组意见

分项得分：准备情况 分； 毕业设计（论文）质量 分； （操作）回答问题 分 验收成绩： 验收教师(组长)(签字)： 年 月 日