基于Kinect的三維重建技術(shù)研究.pdf

1、隨著數(shù)字化技術(shù)的不斷發(fā)展，三維重建已成為計(jì)算機(jī)視覺(jué)、計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、人工智能等前沿領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)，但傳統(tǒng)三維重建工作所依賴(lài)的設(shè)備通常面臨價(jià)格昂貴、操作繁瑣等問(wèn)題。
　　微軟公司開(kāi)發(fā)的Kinect最初是作為Xbox360游戲主機(jī)的體感設(shè)備，卻“意外”被應(yīng)用于低成本的三維重建工作，吸引了研究人員的關(guān)注。圍繞利用Kinect進(jìn)行三維重建，本文主要完成了如下工作:
　　(1)研究了Kinect的結(jié)構(gòu)與工作原理，引入OpenNI開(kāi)發(fā)框架

2、使得本文的研究成果可拓展到其他類(lèi)似的深度攝像機(jī)上而不會(huì)隨著Kinect的硬件更新被淘汰。在遮擋紅外發(fā)射器的條件下利用棋盤(pán)格對(duì)Kinect的彩色相機(jī)、深度相機(jī)進(jìn)行了標(biāo)定，獲得了兩相機(jī)的參數(shù)及相對(duì)位置關(guān)系。
　　(2)針對(duì)Kinect深度數(shù)據(jù)不穩(wěn)定性，提出了一種改進(jìn)的深度圖像修復(fù)方法，該方法先在時(shí)間域及空間域中對(duì)深度圖像中的孔洞進(jìn)行填補(bǔ)，后用帶閾值的聯(lián)合雙邊濾波對(duì)圖像進(jìn)行平滑。結(jié)合修復(fù)后的深度圖像與對(duì)齊的彩色圖像生成了三維點(diǎn)云，將點(diǎn)云

3、以kd-tree的結(jié)構(gòu)索引，并進(jìn)行了點(diǎn)云精簡(jiǎn)、離群點(diǎn)移除、法向量估計(jì)、點(diǎn)云分割等一系列預(yù)處理操作。
　　(3)為了解決不同視角下的點(diǎn)云配準(zhǔn)問(wèn)題，提出了一種改進(jìn)的基于鄰域特征的二階段點(diǎn)云配準(zhǔn)算法，將配準(zhǔn)過(guò)程分為初始配準(zhǔn)和精確配準(zhǔn)兩個(gè)階段。首先根據(jù)點(diǎn)云的內(nèi)在形狀簽名提取關(guān)鍵點(diǎn)，接著僅利用關(guān)鍵點(diǎn)的鄰域特征計(jì)算快速點(diǎn)特征直方圖簡(jiǎn)化了計(jì)算，并使用采樣一致初始配準(zhǔn)算法獲得點(diǎn)云初始坐標(biāo)變換矩陣。精確配準(zhǔn)階段采用改進(jìn)的迭代最近鄰點(diǎn)算法完成二次拼接