合成显图像配准图像拼接三维重建增强现实硕士论文.doc

图像配准与合成显示技术研究控制理论与控制工程， 2011， 硕士【摘要】 在信息技术飞速发展的今天,增强人类视觉的感官体验以提供更全面、更复杂以及多元化的合成视图信息逐渐成为最吸引人并且最流行的挑战之一。随着计算机技术的不断发展,合成显示衍生出了许多不同的技术,如图像拼接技术,三维重建显示技术,增强现实技术等,它们不但在特定的领域得到了广泛的应用,而且拥有广阔的发展前景。本文着眼于图像拼接、三维重建、增强现实及其分别对应的配准问题展开研究与实践。对图像拼接技术,重点研究了基于特征点的图像配准方法,针对现有序列图像拼接方法中存在的排序问题和所能处理的图像的局限性,提出了一种结合相位相关法和改进的SURF特征点匹配算法的序列图像自动拼接方法。实验表明,该算法相对现有算法在实时性上得到了一定程度的提高,所得全景图视觉一致性良好,具有可行性和有效性。对三维重建技术,分别从摄像机标定和外极线校正、立体匹配、三维空间点重构等方面进行理论和方法上的讨论与研究,在此基础上,按照三维重建显示的主要步骤进行了系统性的仿真实验,实现了利用图割法进行立体匹配并获得效果良好的三维重建结果。对增强现实技术,研究并总结了单目摄像机下基于人工标识和基于自然特征点的两种虚实配准方法的原理和一.更多还原【Abstract】 Nowadays, with the rapid development of information technology, enhancing the sensory experience of the human visual with more comprehensive, more complex and diverse synthetic view information has become one of the most attractive and most popular challenges. With the continuous development of computer technology, a number of technologies have derived from synthetic display, such as image mosaic, 3D reconstruction, augmented reality, and so on. These technologies, which have been widely used in.更多还原 【关键词】 合成显示； 图像配准； 图像拼接； 三维重建； 增强现实； 【Key words】 synthetic display； image registration； image mosaic； 3D reconstruction； augmented reality； 摘要 3-4 Abstract 4 第一章 绪论 7-11 1.1 研究背景与意义 7-8 1.2 国内外研究现状 8-9 1.3 本文工作及安排 9-11 第二章 图像配准与合成显示概述 11-21 2.1 合成显示技术 11-15 2.1.1 图像拼接 11-12 2.1.2 三维重建 12-13 2.1.3 增强现实 13-15 2.2 图像配准技术 15-19 2.2.1 图像配准 15-17 2.2.2 立体匹配 17-18 2.2.3 虚实配准 18-19 2.3 小结 19-21 第三章 基于特征点匹配的图像拼合显示 21-39 3.1 基于特征点的图像配准 21-26 3.1.1 基于特征的图像配准方法 21-23 3.1.2 几种特征点检测算法 23-26 3.2 SURF 特征算法 26-28 3.2.1 SURF 算法的优势 26 3.2.2 特征点检测 26-28 3.2.3 特征描述 28 3.3 一种有效的序列图像自动拼接方法 28-32 3.3.1 引言 28-29 3.3.2 基于相位相关的自动排序 29-31 3.3.3 改进的SURF 特征匹配 31 3.3.4 图像拼接融合 31-32 3.3.5 算法步骤 32 3.4 实验结果及分析 32-38 3.4.1 SIFT 特征匹配算法仿真实验 32-34 3.4.2 序列图像自动拼接算法仿真实验 34-38 3.5 小结 38-39 第四章 基于立体匹配的三维重建显示 39-57 4.1 摄像机标定与外极线校正 39-43 4.1.1 摄像机标定原理 39-41 4.1.2 摄像机标定方法 41-42 4.1.3 双目外极线校正 42-43 4.2 立体匹配算法分析 43-47 4.2.1 约束与相似性判据 43-45 4.2.2 局部匹配算法 45-46 4.2.3 全局匹配算法 46-47 4.3 三维重建显示 47-49 4.3.1 空间点重建算法 47-49 4.3.2 三维重建显示系统 49 4.4 实验结果 49-55 4.4.1 摄像机标定与双目校正实验 50-51 4.4.2 立体匹配实验 51-53 4.4.3 三维重建显示实验 53-55 4.5 小结 55-57 第五章 增强现实系统与视频合成显示 57-73 5.1 基于计算机视觉的虚实配准方法 57-62 5.1.1 基于标识的虚实配准方法 57-60 5.1.2 基于特征点的虚实配准方法 60-62 5.2 基于ARToolKit 的增强现实系统 62-68 5.2.1 ARToolKit 简介 62-63 5.2.2 基于标识的增强现实系统开发 63-65 5.2.3 实验结果 65-6