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场景几何的三维度量重建在刑侦现场勘查中的研究和应用

摘要
三维重建属于Marr计算理论框架中的中级视觉部分，它是计算机视觉的主
要研究内容。三维重建及可视化技术的研究在刑侦现场勘查、虚拟现实等方面具
有重要的学术意义和应用价值。本文对三维重建进行深入的理论分析和研究，主
要研究内容如下:
l)对摄像机标定方法的分析和研究:摄像机标定方法是三维重建技术中的
关键，本文在分析摄像机模型及成像原理的基础上，分析比较了各种摄像机标定
方法，给出了各类方法的使用范围和应用条件。
2)提出了一种可处理畸变因子和主点己知但其它内部参数发生变化的摄像
机自定标方法。针对摄像机的位置改变需要重新标定的问题，本文提出了一种自
标定方法。首先计算图像间的基本矩阵，在计算基本矩阵后得到射影重建的基础
上，用线性方法恢复同形矩阵，再利用同形矩阵计算摄像机内部参数，实验结果
验证了该方法的有效性。
3)提出了一种仅须单幅图像的三维度量重建方法。针对图像序列的三维场景
图像的层次化度量重建方法都首先进行射影重建的问题，本文提出了一种不必进
行射影重建且只须单幅图像的三维度量重建方法。在平面型场景图像三维度量重
建的基础上得到不同平面的度量重建，确定平面间的线段的长度比和相对方位，
最后得到三维物体的度量重建，仿真实验证明了该方法的正确性。
本项研究得到公安部B类部级重点项目“刑侦现场勘查可视化平台”
(20036125301)的资助

ABSTRACT
3DreeonstruetionbelongstotheiniermediatevisionP献 intheframeworkof
MarreomPutingtheoryandthePrimaryresearehingeontentineomPutervision.
Researehon3Dreeonstruetionandvisualizationteehnologyhasin1Portantaeademie
meaningsandapPlicationvaluesinerimeseeneinvestigation， virtualrealityandetc.
Inthethesis， 3Dmetriereeonst几 etion15deePlyanalyzedandresearchedinitstheory
andaPPlieation.Themainresearchingeontentsasfollow:
First， theeameraealibrationteehniquesareanalyzedandresearched.Theeamera
ealibrationmethodsPlayacriticalroleintheteehnologyof3Dreconstruetion.On
thebasisofanalyZingeameramodelsandimagingPrineiPles， variouseamera
ealibrationmethodsareanalyzedandeomPared.AlldusageseoPesandapPlieation
eonditionsoftheealibrationmethodsareProvided.
Seeond， anoveleameraself-ealibrationmethod15ProPosed， undertheeondition
thattheeamera， 5distortedskewsandPrineiPalPointsarealready如own， andthe
otherintrinsieParameterskeePvarying.Theeameramustreealibrateafterthe
eamera， 5Position， 5adjustment.50theabovemethod15ProPosedinthethesis.That15，
toealeulatethefundamentalmatrixbetweenimagestoobtainProjeetive
reeonstructionatfirst， andonwhiehbasisthen， toregainthehomographymatrixby
linearmethod， atlast， toobtainthecamera， 5intrinsieParametersusinghomograPhy
matrix.ExPerimentresultsverifythevalidityofthemethod.
Third，a多 Dmetriereeonstruetionmethodwithsingleview15ProPosed.The3D
metriereeonstruetionofseeneimage15oftenaimedtotheimagesequenees， andthe
Stratifiedmetriereeonstruetionmethod15toobtaintheProjectivereeonstruetionof
imagesequeneesatfirst.A3Dmetriereeonstruetionmethodofsingleviewwhieh
doesnotneedtoobtaintheProjectivereeonstruetion15ProPosed.First， the3Dmetrie
reconstructionsofdifferentPlansareaequiredbasedonthe3Dmetriereeonstruetions
ofPlanarseeneimages.ThenthelengthratiosandrelativeorientationsofPlansare
eomPuted.The3Dmetriereeonstruetionof3Dobjeets15gained.ExPerimentresults
showthevalidityofthemethod.
Theresearehwork15fundedbytheMinistryofPublieSeeurityBlevelkey
Projeet‘ theVisualPlatformofCrimeSeene玩vestigation’ (N0.20036125301).

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