三維信息獲取技術(shù)中定標(biāo)與圖形包含問題的研究.pdf

1、隨著技術(shù)的發(fā)展，許多領(lǐng)域都需要快速準(zhǔn)確地獲取物體的三維空間信息，進行三維重建，而三維重建一般需要先進行三維信息獲取，三維掃描是一種重要的三維信息獲取方式，它是一個復(fù)雜的系統(tǒng)，涉及機械、光學(xué)、電子、控制、數(shù)字圖像處理、計算機圖形學(xué)、計算機視覺、軟件工程等多個學(xué)科的內(nèi)容。論文對三維信息獲取技術(shù)的歷史、現(xiàn)狀、進展、應(yīng)用等作了介紹；對三維信息獲取技術(shù)中的定標(biāo)問題及圖形包含算法進行了研究。
　　 第一，研究了定標(biāo)方面的問題。三維系統(tǒng)根據(jù)攝

2、像機獲取的圖像信息，計算三維空間中物體的幾何信息，由此重建和識別物體。而空間物體表面某點的三維幾何位置與其在圖像中對應(yīng)點之間的相互關(guān)系是由攝像機成像的幾何模型決定的，這些幾何模型參數(shù)稱為攝像機參數(shù)，可以分為內(nèi)部參數(shù)和外部參數(shù)；攝像機內(nèi)部參數(shù)是指攝像機成像的基本參數(shù)，如主點、焦距、鏡頭畸變參數(shù)。攝像機的外部參數(shù)是指攝像機成像時的空間參數(shù)，如攝像機的空間坐標(biāo)和方位。在大多數(shù)情況下，這些參數(shù)必須通過實驗與計算才能得到，這個過程稱為定標(biāo)。

3、>　　 在傳統(tǒng)攝影測量定標(biāo)方法中，需要制作定標(biāo)模塊，其上布置一些控制點，準(zhǔn)確測定它們的三維坐標(biāo)。為保證定標(biāo)精度，這些控制點應(yīng)該在三維空間均勻分布，對定標(biāo)塊的制作和加工要求很高。本文提出采用平面定標(biāo)板沿法線方向平行移動的方式代替三維定標(biāo)模塊，既能達到三維效果，顯著增加控制點數(shù)量，也使制作簡單。
　　 將傳統(tǒng)攝影測量定標(biāo)和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法相結(jié)合，采用基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的定標(biāo)方法，用5步法計算定標(biāo)參數(shù)和待求點的物方坐標(biāo)。
　　 第二，

4、研究了參數(shù)修正與偏心修正問題。定標(biāo)參數(shù)在應(yīng)用的過程中，需要對其進行修正；因為當(dāng)系統(tǒng)使用一段時間后，系統(tǒng)的某些部分可能發(fā)生變化，參數(shù)將會產(chǎn)生漂移，需要重新定標(biāo)或進行修正，本文研究了修正的方法。對于旋轉(zhuǎn)式掃描儀，其掃描值歸算至中心時，需要偏心修正，研究了偏心修正的算法。
　　 第三，研究了點、線、多邊形的包含關(guān)系計算問題，如：點-多邊形包含關(guān)系、線-多邊形包含關(guān)系、多邊形-多邊形包含關(guān)系。在課題組提出的三維信息獲取方法“殘余圖法”中

5、，需要進行點、線、多邊形包含關(guān)系的檢測；在計算機圖形學(xué)、地理信息學(xué)等領(lǐng)域，也需要進行有關(guān)點、線、多邊形關(guān)系的計算處理。
　　 點-多邊形關(guān)系計算是一個基本而又重要的問題，點的位置判斷正確與否會直接影響到后續(xù)的處理結(jié)果。提出了動態(tài)射線與向量積兩種算法。
　　 向量積算法是從檢測點發(fā)出一條射線，從檢測點向與射線產(chǎn)生交點的邊的兩端點作兩個向量，對這兩個向量計算向量積，對向量積的正反方向次數(shù)進行計數(shù)，根據(jù)計數(shù)結(jié)果判斷檢測點是否位

6、于多邊形內(nèi)。該算法無需特殊情況的處理，判斷簡單，只需簡單加減乘運算、穩(wěn)定可靠，檢測速度快。
　　 線與多邊形包含檢測：如果直線與多邊形有交點，則求出所有交點坐標(biāo)，這些交點將線分成為多段，判斷各段的中點是否位于多邊形內(nèi)，如果某段的中點位于多邊形內(nèi)，則此段位于多邊形內(nèi)。
　　 兩個多邊形包含關(guān)系的檢測，提出的算法是先將兩多邊形以同一方向順序進行頂點編號，對多邊形的每邊求交點，這些交點將多邊形的邊分為多段，提取互相包含的各段，