摘 要

Abstract IV

1 绪论 1

1.1 研究的目的及意义 1

1.2 排版优化的研究现状 1

1.3 本课题的主要研究内容 2

2 Java 3d 的介绍 3

2.1 Java 3d API 简介 3

2.2 Java 3d 数据结构 3

3 基于图像的三维建模过程 7

3.1 现实世界与相机坐标的转换 7

3.1.1 摄影空间及透视成像原理 7

3.1.2 射影空间直线的表示 8

3.1.3 透视相机模型 8

3.1.4 透视相机成像过程 9

3.1.5 三维重建和两视图几何 10

3.1.6 两视图几何和基本矩阵 11

3.1.7 定标视图基本矩阵计算 12

3.2 点特征匹配 12

3.2.1 图像点特征的概述 13

3.2.2 SIFT点特征检测 14

3.2.3 SIFT的点特征描述子 16

3.2.4 两视图点特征匹配 17

3.3 三维重建建模介绍以及仿真 18

3.3.1 直接三维重建问题的建模 18

4 代码实现部分 20

5 总结和展望 26

5.1 论文工作总结 26

5.2 研究工作展望 26

参考文献 1

致 谢 2

摘 要

计算机视觉是当今的一大热门研究方向。如何去赋予计算机以人类的认知功能，使得其有通过二维图像认知三维世界的能力在过去几十年内也得到了极大的关注和发展。和传统的三维建模相比，基于图像的二维建模具有设备简单、成本低等诸多优点。且随着科技进步，获取图像的设备也越来越容易得到，所以基于图像的三维重建也变得越来越方便。根据输入数据的数量和图像差异不同，基于图像的三维重建可以分为多种类别，在诸多的方法中，本文选择了最为普遍的方法之一双目视觉来对三维重建的过程加以讨论，分析其原理和构造器实现过程。

与此同时Java 3D API 也为广大程序员提供了一种更加便捷的方式去创建、操作与可视化三维几何体。并且相较其他几种图像编写工具，优点也十分突出，借助Java平台本身的优势，以及其丰富的功能，可以算是图像处理很重要的一支。且Java 3D已经被广泛应用于三维动漫设计、计算机三维游戏开发、机械设计之类各式各样的行业并且有十分深远的发展空间。本文也会介绍其功能和其十分重要的数据结构，Java 3d丰富繁多的方法就不在此介绍。

关键字：三维重建；计算机视觉；双目视觉；

Abstract

Computer vision is a hot research direction nowadys. Over the past few decades ,he way to give computer the human cognitive function, making it able to equip the ability in a three-dimensional world through two-dimensional image has received great attention and development. Compared with the traditional 3d reconstructed, 2d reconstructed based on image has a lot of advantage such as simple equipment, low cost and so on.And along with the progress of science ,the equipment to get image is becoming more and more easy to get, so 3d reconstruction based on image has become more and more convenient. According to the differences in the number of input data and image types, the 3d reconstruction based on image can be divided into various categories. Among many methods, this paper chose one of the most common method of stereovision , the process of 3d reconstruction, analyzes its principle and constructor implementation process.
At the same time the Java 3d API for the majority of programmers to provide a more convenient way to create、operation and visualization of 3d geometry. And compared with several other image authoring tools, the advantages is very outstanding, with the help of the Java platform itself, as well as its function, is one of very important image .And Java 3d has been widely used in the design of 3d animation, computer 3d game development, mechanical design, and it has a very far-reaching development space. This paper also introduces its function and its very important data structures, the wide range of methods of Java 3d would not be in the introduction.

Keywords: three-dimensional reconstruction；Computer vision；Stereocvi

绪论

研究的目的及意义

人类所接收的外部信息中大概有80%是源自视觉的，因此视觉是人类感知外部的最为重要途径。为了赋予计算机从二维图像中感知世界的功能，使其在一定程度上具有感知世界的能力，计算机视觉成为了热门学科且得到了很好的发展。麻省理工学院的David Marr教授提出一个完整计算机视觉信息处理框架,它涉及了心理学、经生理学、人工智能和神的，该框架的计算机视觉由三个层次构成，分别以基元图、2.5D图以及三维模型来用来作为表示手段，由此可以看出基于图像的三维重建在Marr视觉理论体系是一个十分重要的目标，多视图三维重建因此成为视觉中的热门基础研究课题。

与传统的三维重建方式比较，基于图像三维重建方法可以准确恢复几何结构和完成逼真的纹理映射，同时具备成本低廉、设备简单、自动化程度高等优势。早期的多视图三维重建方法对图像采集设备的标定具有较高的要求。现在社会发展，所以图像采集技术的进步和三维重建技术的发展，直接导致基于图像的三维重建逐渐不再受这种约束的限制，有效的图像输入越来越容易获取。手机、相机等廉价的小型设备现在均可以作为图像输入设备。图像采集设备要求的降低以及图像输入的便利大大简化了三维重建的流程，降低了其的成本，因此基于图像的三维重建已经成为目前三维重建最流行的技术之一。