【摘 要】
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位姿估计是计算机视觉、计算机图形学、摄影测量学、高等几何等许多学科研究的一个重要问题，它是使用特征对应信息来估计两个空间坐标系之间相对平移和旋转的过程，是图像直接进
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位姿估计是计算机视觉、计算机图形学、摄影测量学、高等几何等许多学科研究的一个重要问题，它是使用特征对应信息来估计两个空间坐标系之间相对平移和旋转的过程，是图像直接进行三维重建的关键一步，因此摄像机位姿估计是计算机视觉研究的重要任务之一。基于点特征的单目位姿估计方法由于其结构简单、易于实现等特点成为视觉测量领域研究热点之一，并广泛应用于机器人、航天器等领域的非接触式测量任务。
本文是在单幅图片的基础上，仅仅采用一个圆或空间中的两组平行线，利用场景中的几何信息并结合射影几何信息来恢复摄像机位姿，最后通过改进的优化算法提高摄像机的位姿估计精度。主要研究内容如下:
(1)利用张正友标定方法对摄像机进行标定，求取摄像机的内参数。
(2)假定摄像机内参数不变，根据正交方向上的消隐点和旋转矩阵的关系及坐标原点图像和平移向量的关系，分别讨论基于圆和基于平行线的位姿估计，并对两种方法的实验结果进行分析比较。
(3)在(2)中问题的基础上，提出了一种求解平移向量的优化方法。该方法避免了点的运算，首先运用(2)中的两种位姿估计方法计算出旋转矩阵，将此作为初值，然后利用改进的正交迭代算法得到了较为精确的位姿估计，最后将优化前后的实验结果进行了分析比较。
(4)根据已知的摄像机矩阵，运用三角形法对场景物体进行三维重构，并通过度量重建图形的长度来验证这两种方法的准确性。
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