基于多目立体视觉的三维重建研究

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畸形的牙齿会影响人们的外表,损坏患者自信心。不仅如此,口腔还有诸多功能。医生必须参考真实的颌运动来着手治疗与验证,石膏牙模型是用来仿真和观察患者牙齿的运动,并通过牙模型分析牙齿的形态。但传统的牙模型仍然具有众多问题,不但不易于保存,并与医疗数据的数字化、可视化的大趋势相背离。不仅如此,欧美地区已经出现利用放入患者口中的摄像机,通过三维打印的方式个性化定制牙冠。针对以上问题,本文根据立体视觉的原理,提出一种基于多目立体视觉的方法,对物体进行三维重建。本次实验通过标定好的摄像机在物体不同的视角进行拍摄,根据SIFT算法与运动和结构重建原理,完成物体表面的三维重建,生成相应的点云数据。本文的研究内容有:第一:根据SIFT算法原理,完成对输入图片高斯金字塔的建立与SIFT描述子的生成。并利用k-d tree的生成与检索,完成相应特征点的匹配。最后通过RANSAC去除误匹配。第二:利用立体视觉基本原理与匹配好的特征点,计算出拍摄时不同视角的相对位置与相机运动轨迹,并根据三角化的原理估算特征点的空间位置。然后利用光束法平差消除因为噪声与误差影响,优化实验结果。第三:根据第一第二步的原理,设计相应实验环境,设计实验测试。本次实验分别利用一台工业相机与单反对物体进行拍摄,并验证整体系统的可行性与可靠性。实验结果表明,利用相机对物体进行拍摄并进行三维重建的可行,生成的点云数据能清楚反映物体表面的局部信息。采用本次实验使用的方法,可以进一步推进医学数据的可视化与数字化。
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