郭偉青,湯一平,袁公萍,魯少輝,陳 麒

1(浙江工業(yè)大學(xué) 信息工程學(xué)院,杭州 310023)2(浙江工業(yè)大學(xué) 之江學(xué)院,浙江 紹興 312030)

1 引 言

全景立體感知三維測量與三維重構(gòu),是一門新興的、極具發(fā)展?jié)摿蛯嵱脙r值的技術(shù),可被廣泛應(yīng)用于航空航天、醫(yī)學(xué)診療、機器人視覺、工業(yè)檢測、虛擬現(xiàn)實、地理勘測、動漫影視等眾多領(lǐng)域.基于鏡面成像技術(shù)獲取被測物體或場景的三維信息,可降低信息獲取的成本,增加信息獲取的實時性和同步性.鏡面成像系統(tǒng)使用方便、信息豐富,在全景立體感知三維測量及重構(gòu)的研究中被越來越多的研究者所關(guān)注,已成為計算機視覺和計算機圖形學(xué)領(lǐng)域的研究熱點[1].

曲面鏡成像根據(jù)曲面的曲率來改變空間顯示,曲面鏡成像系統(tǒng)的主要優(yōu)點是可以獲取比使用平面鏡成像系統(tǒng)更大的視野,且耗費成本低,同時畸變范圍可接受[2].

單曲面鏡成像系統(tǒng)常用于全景成像,如機器人導(dǎo)航、會議技術(shù)、多照片的全方位成像、全景重構(gòu)等.該類系統(tǒng)的研究關(guān)鍵是選取合適的鏡面形狀,相機可置于橢圓形或雙曲線形鏡面的一個焦點處,或置于圓錐曲線的投影中心點.研究者通常采用單一投影中心點的投影系統(tǒng),來獲取合適的投影視圖.文獻[3]設(shè)計的全方位三維成像系統(tǒng),由一個雙曲面鏡、CCD攝像頭、衍射光學(xué)元件DOE和紅外激光二極管構(gòu)成,三維深度信息通過深度測量模型獲取,采用序列編碼算法和點陣圖案找到兩個圖像中的對應(yīng)斑點,用于計算目標圖像和參考圖像間的移位散斑.Sooyeong Yi[4]等提出利用激光和圓柱形透鏡來實現(xiàn)全景三維測量的方法,能使光源覆蓋較大區(qū)域,但激光與圓柱形透鏡的組合會削弱光能量密度.文獻[5]根據(jù)全景成像獲取像素點顯示的光源顏色信息,采用顏色識別算法以及幾何對應(yīng)關(guān)系進行圖像特征點的立體匹配和空間物點的深度值測量.Chi Zhang[6]等使用投影儀和雙曲面鏡組合設(shè)計了一組全景投影裝置,該裝置與全景視覺傳感器垂直放置,得到三維視覺傳感器,實現(xiàn)被測物體某個面上物點的深度檢測.文獻[7]根據(jù)雙曲面鏡成像原理,利用帶有全景視覺傳感裝置的爬行機器人,獲取管道內(nèi)壁的全景信息,檢測出管道內(nèi)壁缺陷并重構(gòu)出三角網(wǎng)格模型,該方法在處理非均勻截面采樣點數(shù)據(jù)時易出現(xiàn)形狀的失真和不穩(wěn)定.文獻[8]提出了一種基于雙曲面鏡全景成像的隧道內(nèi)壁三維檢測方法.對隧道橫斷面進行全景掃描,獲取隧道切面全景掃描圖像,根據(jù)標定結(jié)果解析出隧道內(nèi)壁的三維信息,該方法局限于三維點云的顯示,未實現(xiàn)三維幾何模型的重構(gòu),不具有可編輯性.

單曲面鏡多反射成像系統(tǒng),即萬花筒成像系統(tǒng),該類系統(tǒng)具有一維連續(xù)性,其它維度均得到離散的視點,常使用帶有內(nèi)部高光的圓錐鏡面,主要應(yīng)用于深度估計和全方位紋理識別[9],該類系統(tǒng)的鏡面截面信息采用光路展開過程進行分析.

曲面鏡成像產(chǎn)生曲面變形是不可避免的一個問題.為了獲取合適的投影效果,研究者對成像系統(tǒng)的鏡面形狀進行了優(yōu)化[10].如在成像坐標與光線入射角之間設(shè)定一種線性關(guān)系,通過折反射成像系統(tǒng)可獲取圖像中坐標系的線性關(guān)系.鏡面形狀優(yōu)化包括非畸變的廣角視圖獲取、域定義投影模式獲取、最小化圖像空間誤差.通過解最小化誤差函數(shù)或微分方程,對曲面鏡的導(dǎo)數(shù)屬性進行描述,并擴展應(yīng)用于鏡面折反射成像系統(tǒng).

多曲面鏡成像系統(tǒng)常采用球面鏡隊列和球冠隊列[11,12].文獻[11]中場景照明的入射光線采用球面鏡隊列來獲取,空間和方向的變化照明被用于重構(gòu)場景,并計算深度映射和重聚焦操作.文獻[12]提出了一種自動架構(gòu)用于豎直校準球面全景成像,使用場景中的水平和垂直線定義一個成本函數(shù)用于豎直校準,產(chǎn)生所需視覺效果,用于各種場景的球面全景成像.球冠減少了球面邊界的不可用區(qū)域,球冠隊列常用于光場成像和三維重構(gòu).多曲面鏡成像系統(tǒng)需避免鏡面間的相互反射,對圖像的相應(yīng)區(qū)域的分解作分析較復(fù)雜.

本文針對基于單目全景立體感知的被測物體或場景三維建模問題,通過研究單目單視點折反射全景成像機理,利用二次雙曲面鏡的光學(xué)特性,設(shè)計具有統(tǒng)一攝像機內(nèi)部參數(shù)和顏色系統(tǒng)的全景感知系統(tǒng),實現(xiàn)一種單目全景立體感知三維測量與三維重構(gòu)方法.該方法利用雙曲面鏡成像技術(shù)獲取被測物體的激光反射點,得到被測物體全景切面掃描圖像,利用空間幾何約束關(guān)系,獲取被測物體內(nèi)表面的三維采樣點數(shù)據(jù),對采樣點進行柔性B樣條曲面擬合,實現(xiàn)被測物體的三維幾何模型重建.與同類研究文獻[7,8]相比,采用改進的柔性B樣條插值,對正常形貌區(qū)域的建模通過柔性節(jié)點矢量的控制,以減少控制點,對非正常形貌區(qū)域通過柔性插值B樣條曲面,以增加控制點,凸顯變形或奇異區(qū)域,便于后續(xù)甄別和診斷缺陷.改進在擬合非均勻成像采樣點時形狀的失真和運算不穩(wěn)定現(xiàn)象,避免控制點的大量增加,且具有局部可控性.

2 雙曲鏡面單目全景成像原理

2.1 鏡面折反射成像

鏡面折反射成像主要由折射光學(xué)設(shè)備(透視攝像機)和反射光學(xué)設(shè)備(鏡面)組成.將反射鏡面置于攝像機軸向方向,使周圍360°場景中的入射光線經(jīng)反射鏡反射匯聚于透視攝像機的光心,形成全景圖.反射鏡面主要包括雙曲面鏡、球面鏡、橢球面鏡、拋物面鏡和圓錐面鏡等;根據(jù)折反射系統(tǒng)是否滿足單視點成像約束,Nayar S K等[13]將折反射成像分為單視點成像和非單視點成像,提出完全滿足單視點約束的折反射系統(tǒng)有兩種:一種是由遠心透鏡攝像機及拋物面反射鏡構(gòu)成,另一種由普通攝像機和雙曲面反射鏡構(gòu)成.單視點成像約束屬性是指被測場景中物點反射的光線經(jīng)鏡面反射后可匯聚于一點,稱之為單視點.

單視點約束使得像機投影成像為透視投影成像,被測物體或場景上任一點在成像平面上的成像點是唯一的.采用已知成像模型的相關(guān)參數(shù),可從透視投影成像中通過逆運算獲取空間點三維坐標.在對被測物體或場景的測量與重建中,使用單攝像機和雙曲面鏡構(gòu)成全景視覺系統(tǒng),滿足單視點約束,同時擴大可視范圍,本文的全景視覺傳感系統(tǒng)采用了雙曲鏡面的折反射成像.

2.2 單目全景成像原理

圖1 雙曲鏡面單目全景成像原理圖Fig.1 Monocular panoramic imaging principle of an hyperboloid

雙曲鏡面成像滿足下列雙曲線方程:

(Z-c)2/(b2)-X2+Y2/a2=1

(1)

a2+b2=c2

(2)

式中X,Y,Z為雙曲鏡面上的空間點坐標;c為雙曲鏡面的半焦距距離;a,b表示雙曲鏡面的實半軸和虛半軸長度.

由于雙曲鏡面的旋轉(zhuǎn)對稱性以及受曲率的影響,全景圖中有效的成像部分是一個圓形的對周圍場景及物體進行顯示的畸變圖像,它包含了周圍360°范圍的信息,圖2為拍攝的全景圖.

圖2 全景圖Fig.2 Panorama

為找出單視點相機拍攝的全景激光圖中激光點與所對應(yīng)的實際空間坐標之間的關(guān)系,本文根據(jù)Scaramuzza D[14]展開式方法標定全景成像系統(tǒng),其標定參數(shù)見表1.入射角α由公式(3)求出.

(3)

式中‖u″‖表示激光反射光線在傳感器平面XY的投影點離O1的像素距離;f(‖u″‖)為平面點與實際空間點之間的對應(yīng)關(guān)系;a0,a1,a2,…,aN為全景成像系統(tǒng)的標定參數(shù).傳感器平面像素點與成像平面像素點的對應(yīng)關(guān)系用公式(4)表示:

u″=Au′+t

(4)

式中A∈R2×2,t∈R2×1,u″表示物點S在傳感器平面XY的投影像素點,u′表示該物點對應(yīng)的成像平面xy上像素點,則成像平面xy上各像素點和相應(yīng)入射角α的對應(yīng)關(guān)系可使用公式(3)、公式(4)求得.全景成像系統(tǒng)的標定算法參見文獻[14].依據(jù)公式(4),由標定參數(shù)及成像平面xy上的像素點坐標可計算出其對應(yīng)的傳感器平面XY上的點坐標u″=[u″,v″]T,再依據(jù)公式(5),可求出其對應(yīng)的方位角β.

(5)

表1 全景成像標定參數(shù)
Table 1 Calibration parameters of panoramic imaging

CalibrationParametera0a1a2a3a4AtCenterPointvalule-110.2100.0000.00230.0000.9999-10.1e-005-9.1e-0051[]49.461-15.692[]587.096348.682[]

3 全景成像激光中心線的提取

全景成像標定精度和激光中心點精度決定了入射角α的計算精度,故從全景截面掃描圖中準確提取激光中心線是全景成像三維測量和重構(gòu)的關(guān)鍵.

影響激光中心線提取精度的噪聲主要包括:圖像采集系統(tǒng)噪聲及激光散斑噪聲.前者產(chǎn)生的主要原因是相機傳感器異?；虼鎯鬏斿e誤等問題引起;后者產(chǎn)生的主要原因是激光投射到物點經(jīng)漫反射后產(chǎn)生的無規(guī)律分布的暗斑和亮斑.全景成像受噪聲影響的灰度值如公式(6)所示:

Iim(u′,v′)=Ila(u′,v′)θsp(u′,v′)+In(u′,v′)

(6)

式中,Ila(u′,v′)為無激光散斑噪聲干擾時的激光灰度值;θsp(u′,v′)為散斑對比度,該散斑取樣以成像平面上像素點(u′,v′)為中心,以m*n為取樣區(qū)域范圍;In(u′,v′)為全景成像系統(tǒng)圖像采集噪聲.

本文采用中值濾波降低噪聲干擾.實驗中,同一位置濾噪前后激光線放大對比如圖3所示,從圖中可見,通過濾噪處理后圖像保留了尖銳邊緣,并選取適合的點取代孤立噪點,濾噪效果較好.

圖3 濾噪前后的對比圖Fig.3 Comparison diagram of before and after filtering

全景成像系統(tǒng)將激光投射至被測場景內(nèi)壁,該激光線經(jīng)內(nèi)壁反射后在成像平面成像,圖像中的激光條紋理論上是一條寬度僅為單像素的單線,但因激光發(fā)射器的發(fā)散、錐體表面漫反射等因素,導(dǎo)致成像條紋具有多個像素寬度.為準確獲取條紋中心點,需將條紋細化為無寬度坐標,用于三維點云的計算.

根據(jù)激光反射光帶亮度滿足高斯分布的特性,本文采用了高斯曲線擬合和Bezier曲線提取全景激光條紋的亞像素中心點,具體實現(xiàn)過程如下:

Step 1.以全景圖像的中心坐標O(uo,vo)為極點,水平向右為極軸,逆時針方向為正方向建立極坐標系.

Step 2.初始化方位角β=0,計算β方向激光中心點坐標.取步長=1,沿β向遍歷,記錄離極點O距離為ρk的像素點的亮度值Ik,k=1,2,…,n,對非整型坐標用雙線性內(nèi)插法計算其亮度值.然后計算從距離為ρk的點開始的s個連續(xù)像素點的亮度值和,記錄總和最大時的起始點對應(yīng)的像素距離ρmax,利用高斯曲線擬合該s個像素點的亮度值,擬合所得曲線的極值點所對應(yīng)的像素距離為ρc,具體計算方法如公式(7)～公式(10)所示.

(7)

ZS×1=[lnI(ρi) lnI(ρi+1) … lnI(ρi+s-1)]T

(8)

A=[a0a1a2]T=(XTX)-1XTZ

(9)

(10)

式中,S為需要擬合的像素點個數(shù),實際系統(tǒng)取值為5,ρi為某點離中心極點O的像素距離,I為該點的亮度值,ρc為激光中心點離極點O的像素距離.

Step 3.0→2π范圍內(nèi)計算各β方向激光中心點坐標.當所提取的激光點數(shù)為n,則對方位角β以增量△=2π/n,從0→2π遍歷得到各β方向上的像素距離ρ.

Step 4.提取激光中心線.Step 3中僅通過徑向亮度信息,計算出像素距離,得到所對應(yīng)的激光中心點,未考慮相鄰的激光中心點間的連續(xù)性,會導(dǎo)致突兀點的出現(xiàn).本文對相鄰激光中心點的像素距離采用Bezier曲線進行平滑處理.首先獲取當前β方向的像素距離ρm和相鄰兩方向的像素距離ρm-1、ρm+1,由公式(11)得出當前像素距離的理論值L,當|ρm-L|<閾值限定,則ρm=L,反之則判定為突兀點,丟棄該點.直到所有激光中心點處理完成.

L=(1-t)2ρm-1+2t(1-t)ρm+t2ρm+1t∈[0,1]

(11)

上式中t為取值范圍0-1的常量,實驗中取值t為0.2.

Step 5.根據(jù)提取出的n個不同β方向上的激光中心點離極點O的像素距離ρ,將其轉(zhuǎn)換為圖像坐標系下的坐標點P(u,v).

4 全景成像中三維點云數(shù)據(jù)的獲取

采用全景視覺傳感裝置獲取被測場景內(nèi)壁全景切面掃描圖像,提取激光中心線,解析出各截面的激光投射點位置信息后,可計算場景內(nèi)表面三維點云坐標.以雙曲面焦點O為原點建立高斯坐標系,物點的三維空間信息可用(α,β,ρ)來確定,如圖4所示.對于物點S,令ρs為S到O的距離;αs為S到O的入射角;βs為S到O的方位角,L為S點到O之間在Z軸的投影距離,即基線距.高斯坐標的αs和ρs由公式(12)給出:

(12)

式中,‖u″‖s為S點對應(yīng)于成像平面上的點到成像平面中心點的距離,方位角βs通過公式(5)計算求得.

圖4 三維點云幾何測量原理圖Fig.4 Principle diagram of 3d point cloud geometry measurement

根據(jù)計算出的物點空間幾何信息,將物點用笛卡爾坐標系S(x,y,z)來表示,以便進行全景成像三維幾何模型重構(gòu),其計算方法由公式(13)給出.

(13)

式中Δz為相鄰全景激光投影平面之間的距離.在被測物體的測量中,激光平面沿著Z軸方向隨著全景成像裝置的移動,其位移量為Δz=zi-zi-1,i=1…N,單目攝像機依次記錄下N個激光切片圖像序列.

5 基于點云數(shù)據(jù)的三維幾何建模

為了重構(gòu)出被測物體三維幾何模型,我們從上述N個切片圖像上獲取三維點云數(shù)據(jù)后,采用了B樣條柔性插值方法來實現(xiàn)幾何模型重構(gòu).

采用改進的柔性B樣條插值,對正常形貌區(qū)域成像采樣點的重構(gòu),通過柔性節(jié)點矢量的控制,以減少控制點,對非正常形貌區(qū)域成像采樣點重構(gòu)通過柔性插值B樣條曲面,以增加控制點,凸顯變形或奇異區(qū)域,便于后續(xù)甄別和診斷缺陷.

5.1 B樣條曲面

B樣條因其具有局部可調(diào)性以及節(jié)點矢量的依賴性而成為參數(shù)曲面擬合的主要方法[15].B樣條參數(shù)曲面的定義如下:

(14)

其中(m+1)*(n+1)個控制頂點Pi,j構(gòu)成四邊域控制網(wǎng)格,Ni,p(u)、Nj,q(v)表示u方向、v方向的p次、q次B樣條基函數(shù),U和V為節(jié)點矢量,其表示形式如下:

(15)

(16)

B樣條曲面擬合的前提是進行曲線擬合,B樣條曲線擬合可采用曲線插值或逼近來生成一條靠近已知數(shù)據(jù)點的曲線,其過程包括以下幾方面:確定型值點參數(shù);選擇節(jié)點矢量;計算控制頂點.下面對上述步驟作一分析.

5.2 B樣條曲線擬合

已知n+1個截面采樣點數(shù)據(jù)C,以及待求的參數(shù)T和節(jié)點矢量U,p次B樣條曲線滿足下式:

(17)

若每個截面采樣點都對應(yīng)一個參數(shù)ti,則可用一組線性方程表示,其矩陣形式如下:

[C]= [N][P]

(18)

[C]為已知截面數(shù)據(jù)點的(n+1)*3矩陣,[N]表示B樣條基函數(shù)的系數(shù)矩陣(n+1)*(n+1),[P]表示未知控制頂點的(n+1)*3矩陣.

曲線曲面的形狀最終是由控制頂點來決定,為了獲取理想的控制頂點,需求出合適的參數(shù)值T和節(jié)點矢量U.

5.3 型值點參數(shù)的求取和節(jié)點矢量的計算

型值點對應(yīng)的參數(shù)值和節(jié)點矢量的取值影響曲線的形狀.本文采用累積弦長參數(shù)化方法,該方法的參數(shù)值遵循原始型值點的分布,其計算過程如下:

(19)

其中ti為第i個參數(shù)值,d為總弦長.其流程可表述為:

Step 1.輸入已知數(shù)據(jù):

參數(shù)值T={t0,…,tn};n是截面數(shù)據(jù)點最大下標;p是曲線階次;

Step 2.賦值u0=…up=t0,賦值un+1=…=un+p+1=tn;

Step 3.j從1到n-p循環(huán)執(zhí)行

sum = 0;

i從j到j(luò)+p-1循環(huán)執(zhí)行

sum +=ti;

uj+p= sum/(double)p;

結(jié)束j循環(huán);

Step 4.輸出計算結(jié)果:

節(jié)點矢量U={u0,…,un+p+1}.

5.4 柔性節(jié)點矢量的選擇

在曲線擬合過程中,由于B樣條曲線的局部可調(diào)性,使得節(jié)點矢量的取值在一定范圍內(nèi)可作柔性調(diào)整,而不會導(dǎo)致運算的不穩(wěn)定及曲線形狀的失真.在算法中設(shè)置柔性間距閾值限定,在閾值限定范圍內(nèi)節(jié)點值可作相應(yīng)的調(diào)整,可表示為:

(20)

其中up、up-1分別表示階次為p和p-1的節(jié)點矢量,p階曲線的節(jié)點值在p-1階曲線的相鄰兩個節(jié)點值之間,我們設(shè)定柔性間距百分比為Rate,用以調(diào)整間距的范圍,若Rate取值為0,則p次節(jié)點矢量被選中,若Rate取值為100%,則p-1次取值范圍內(nèi)的所有節(jié)點值都可作為被選擇的域節(jié)點.

5.5 B樣條曲面擬合

根據(jù)上述柔性節(jié)點矢量選擇擬合而成的曲線來進行B樣條曲面插值,可得到階次為p,q的連續(xù)B樣條曲面.算法如下所述:

Step 1.輸入已知數(shù)據(jù):

截面數(shù)據(jù)點Ci,ji=0…n;j=0…mi;

截面數(shù)據(jù)點的行數(shù)n,每行數(shù)據(jù)點數(shù)mi;

p,q是曲面在u和v方向的階次;

Step 2.找出數(shù)據(jù)點數(shù)mi最大的行;

計算該行參數(shù)值T={t0,…,tmi};

i從0 到n循環(huán)執(zhí)行

擬合Ci(v);

結(jié)束i循環(huán);

Step 4.使用曲線Ci(v)的控制頂點作為u方向的數(shù)據(jù)點;

s從0到n循環(huán)執(zhí)行

曲線Cs(v)的第k個控制點賦值為Rs

結(jié)束s循環(huán)

結(jié)束k循環(huán)

Step 6.依據(jù)控制頂點Pk,s和節(jié)點矢量U、V得到擬合而成的曲面S(u,v);

Step 7.輸出計算結(jié)果:

擬合而成的曲面S(u,v)以及曲面控制頂點P.

6 實驗論證

為獲取實驗的圖像數(shù)據(jù),我們采用分辨率為1280×720像素的攝像頭,并將攝像頭與全景視覺傳感器同軸放置,連接成一個整體,雙曲鏡面參數(shù)取值a=50mm、c=60mm,其視場范圍360°×120°.將全景視覺傳感器與PC機連接,用PC機實現(xiàn)被測場景三維圖像的采集、處理及存儲,PC機的CPU主頻為2.7GHz、內(nèi)存為4G,操作系統(tǒng)為Windows7,用Java語言編程實現(xiàn).

實驗選取了三個檢測對象:即內(nèi)徑Ф=600mm標準圓形管道、同內(nèi)徑圓形形變管道和U形管道.

圓形管道實驗環(huán)境如圖5(a)所示.將全景成像裝置放置在管道中心位置,該裝置沿Z軸方向勻速向前行進,攝像單元獲取激光切片全景圖像序列,圖像樣本數(shù)為30幅.圖5(b)為拍攝的全景激光切片圖、圖5(c)為提取出的激光中心線圖.圖5(d)、圖5(e)分別為管道內(nèi)壁點云顯示圖和B樣條曲面擬合后的管道重構(gòu)圖,圖5(f)為渲染后的三維效果圖.圖5(g)-圖5(i)為圓形變形管道實驗圖例,圖6為U形管道實驗圖例.實驗結(jié)果顯示,本文實現(xiàn)的單目全景成像三維重構(gòu)方法能有效獲取被測管道內(nèi)壁的全景空間信息,并重構(gòu)出管道的三維幾何模型.

圖5 圓形及形變管道實驗示例圖Fig.5 Circular pipe and distorted pipe experimental example diagram

圖6 U形管道實驗示例圖Fig.6 U-shape pipe experimental example diagram

為驗證本文算法的測量精度,在半徑為300mm、橫截面積為282700mm2的標準圓形管道內(nèi)進行了半徑測量實驗,實驗按序選取20幀截面,每幀截面按方位角遞增序采樣1000個點,根據(jù)采樣點求出各截面平均半徑和橫截面積.橫截面積計算是將相鄰兩個采樣點和圓心坐標構(gòu)成的三角形作為面積單元,計算單元面積并遍歷一周累加得到當前截面的面積.實驗結(jié)果如表2所示.其中“+”表示大于理想值“-”表示小于理想值,從實驗結(jié)果可以看出,利用本文方法測量半徑和橫截面積的精度達到97%以上,表明該方法能較好地滿足測量及重構(gòu)的精度要求,但測量精度在不同程度上受多個因素的影響,包括雙曲鏡面加工誤差、標定誤差、激光光源的全景投射誤差、用于激光折反射的圓錐面加工誤差、基線距設(shè)置誤差等,這些都會引起系統(tǒng)的測量和重構(gòu)誤差,因此,從以上幾個方面進一步改善系統(tǒng)可以提高重構(gòu)精確度.

表2 管道半徑和橫截面積測量實驗結(jié)果
Table 2 Pipe radius and cross-sectional area measured experimental results

截面號測量平均半徑(mm)半徑測量誤差率(%)測量橫截面積(mm2)橫截面積測量誤差率(%)1297.8-0.7491278855-1.40732296.4-1.1923276142-2.34023296.3-1.2233275899-2.45514297.2-0.9271277540-1.85225297.2-0.9271277583-1.85226297.1-0.9799277216-1.97597297.7-0.7831279399-1.22468296.3-1.2420275797-2.48029296.4-1.2154276297-2.321310296.4-1.2154276296-2.321311296.9-1.0305278496-1.529012296.4-1.1869277704-1.778013296.8-1.0781276662-2.166014296.8-1.0781276664-2.166015296.6-1.1219277037-2.031916296.5-1.1584276200-2.322317296.5-1.1584276208-2.322318296.3-1.2231277310-1.932919295.8-1.4080275373-2.628420295.7-1.4255275418-2.5957

7 結(jié) 論

本文通過研究單目單視點折反射全景成像機理,利用二次雙曲面鏡的光學(xué)特性,實現(xiàn)一種全景立體感知三維測量及重構(gòu)方法.利用全景成像技術(shù)獲取被測物體的激光反射點,得到被測物體全景切面掃描圖像,利用空間幾何約束關(guān)系獲取被測物體表面的采樣點數(shù)據(jù),對采樣點進行B樣條曲面柔性擬合,改進通用重構(gòu)方法在擬合非均勻采樣點時形狀的失真以及運算不穩(wěn)定現(xiàn)象,避免控制點的大量增加,快速實現(xiàn)被測物體的三維重建,該方法可適用于管道隧道地下交通設(shè)施等的檢測及重構(gòu).為驗證本文方法的有效性,進行了標準管道和形變管道以及U型管道的重構(gòu)實驗,并對標準管道進行了精度測試,實驗結(jié)果表明本文采用的方法是有效可行的.