基于图像点特征的多视图三维重建PDF电子书下载

第1章 绪论 1

1.1研究背景与意义 1

1.1.1研究背景 1

1.1.2研究意义 2

1.2多视图三维重建的研究现状 4

1.2.1图像特征点检测和匹配 5

1.2.2基于图像的稀疏三维重建 7

1.2.3多视图稠密匹配与三维重建 9

1.2.4多视图水下三维重建 11

1.2.5多视图几何中常用的优化方法 13

1.3本书主要内容与组织 15

1.3.1本书主要内容 15

1.3.2本书内容组织 17

第2章 多视图几何及多视图三维重建基础 19

2.1简介 19

2.2射影空间及透视成像基础 19

2.2.1射影空间点和平面的表示 19

2.2.2射影空间直线的表示 20

2.2.3透视相机模型 21

2.2.4透视相机成像过程 22

2.3两视图几何及基本矩阵估计 23

2.3.1对极几何与基本矩阵 23

2.3.2定标视图基本矩阵计算 25

2.3.3非定标视图基本矩阵估计 25

2.4多视图三维重建及其优化问题 26

2.4.1射影多义性 26

2.4.2度量三维重建 27

2.4.3多视图三维重建优化问题 29

2.5本章小结 32

第3章 图像点特征检测及多视图匹配 33

3.1简介 33

3.2点特征定位与描述 33

3.2.1图像点特征概述 33

3.2.2 Harris点特征检测 35

3.2.3 SIFT点特征检测 37

3.2.4 SIFT点特征描述子 38

3.3两视图点特征匹配 40

3.3.1两视图匹配基本策略 40

3.3.2鲁棒的两视图点特征匹配 41

3.3.3 RANSAC迭代次数的确定 42

3.4多视图点特征匹配 43

3.4.1高维空间快速近邻搜索 43

3.4.2快速多视图点特征匹配 44

3.4.3多视图点特征匹配测试 46

3.5本章小结 47

第4章 多视图三维重建相关优化方法基础 48

4.1简介 48

4.2非线性最小二乘优化方法 48

4.2.1非线性最小二乘问题描述 48

4.2.2高斯-牛顿迭代法 49

4.2.3莱文伯格-马夸特迭代法 50

4.3凸优化理论及方法 51

4.3.1凸优化的基本概念 51

4.3.2凸优化问题描述 53

4.3.3凸优化问题求解的牛顿法 55

4.3.4凸优化问题求解的内点算法 57

4.4随机优化理论及方法 59

4.4.1差分进化迭代过程 59

4.4.2差分进化的终止条件 62

4.4.3混合优化策略 63

4.5本章小结 63

第5章 非定标视图直接三维重建建模与优化 64

5.1概述 64

5.2传统两视图三维重建方法简介 65

5.3直接三维重建问题的建模 66

5.3.1相机矩阵参数化 66

5.3.2图像特征点对应坐标修正 66

5.3.3图像对应外点剔除 68

5.3.4施加Cheirality约束 69

5.3.5带约束优化问题 70

5.4直接三维重建问题的求解 72

5.4.1全局优化流程及基本操作 73

5.4.2试验向量评价与比较 76

5.5实验结果与分析 78

5.5.1合成数据实验 79

5.5.2真实数据实验 90

5.6本章小结 93

第6章 定标视图直接三角化建模与优化 94

6.1概述 94

6.2传统多视图三角化方法简介 95

6.3鲁棒的噪声尺度估计 96

6.3.1对极转移中不确定性的传播 97

6.3.2基于残差一致性的噪声尺度估计 100

6.4三维重建中结构边界的计算 103

6.4.1图像对应内点子集筛选 104

6.4.2三维结构误差边界计算 106

6.5鲁棒的全局最优多视图直接三角化 108

6.5.1多视图直接三角化问题建模 108

6.5.2基于混合优化的问题求解 109

6.6实验结果与分析 113

6.6.1合成数据实验 113

6.6.2真实数据实验 122

6.7本章小结 128

第7章 基于折射相机模型的水下三维重建 129

7.1概述 129

7.2折射相机成像模型 130

7.2.1后向投影的解析计算 131

7.2.2前向投影的解析计算 132

7.2.3折射椭圆与折射深度 134

7.3已知旋转参数的水下三维重建 136

7.3.1全局最优水下已知旋转问题建模 136

7.3.2鲁棒的水下已知旋转问题建模 138

7.4未知旋转参数的水下三维重建 138

7.4.1基于混合优化的水下相机定标 139

7.4.2稀疏与稠密水下三维结构估计 140

7.5实验结果与分析 141

7.5.1合成数据实验 141

7.5.2合成渲染图像实验 143

7.5.3真实数据实验 146

7.6本章小结 149

第8章 水下三维重建折射补偿理论与验证 150

8.1概述 150

8.2折射变形及其补偿理论分析 151

8.2.1折射变形的理论分析 151

8.2.2基于透视相机模型的折射变形补偿 155

8.3折射补偿实验设计 157

8.3.1水下图像采集装置 157

8.3.2测试数据集 158

8.3.3三维重建及性能评估 159

8.4实验结果与分析 161

8.4.1合成数据实验 161

8.4.2真实数据实验 166

8.5本章小结 169

第9章 总结与展望 170

9.1本书内容总结 170

9.2研究工作展望 171

参考文献 173

符号表 184

术语英汉对照表 186