直線三維重建最佳化準則及算法研究

《直線三維重建最佳化準則及算法研究》是依託西安電子科技大學，由張強擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：直線三維重建最佳化準則及算法研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：張強
• 依託單位：西安電子科技大學

中文摘要

隨著人們對人造場景的日益關注，其中大量存在的直線特徵的三維重建成為計算機視覺研究的熱點。由於直線提取中存在測量誤差，而已知算法的最佳化準則無法準確描述測量誤差的統計特性，使得直線三維重建結果不理想。為此，本項目通過研究圖像直線提取方法，建立邊緣點位置誤差統計模型，構造包含單條直線坐標的估計函式。為了進一步提高估計精度，通過平行直線檢測並重新建立其坐標表示，構造包含多條直線坐標的估計函式。在此基礎上，通過研究三視及多視直線投影幾何關係的代數表示，建立包含多條直線坐標的最佳化準則，根據線性矩陣不等式以及凸最佳化方法提出全局最優的求解方法；通過研究代數表示的變化形式，建立包含單條直線的最佳化準則，提出在一定精度下效率更高的求解方法。本項目的研究不僅建立了具有統計意義的直線三維重建最佳化準則，具有學術價值，還給人造場景結構提供更加實時精確的算法，具有重要的套用前景。

結題摘要

隨著人造場景日益得到人們的關注，對人造場景進行三維重建成為了計算機視覺領域的研究熱點。由於人造場景中存在大量直線特徵，獲得空間直線的精確坐標成為人造場景精確重建的關鍵。本項目的研究圍繞空間直線三維重建展開，通過建立更加合理的空間直線坐標最佳化準則並進行求解，提高空間直線重建精度。主要內容包括：通過研究圖像直線提取方法，提出兩種直線提取時產生的誤差；根據直線提取過程，通過數學推導，提出兩種提取誤差對應的機率統計模型；基於這兩種統計模型，建立四種具有統計意義的空間直線最佳化準則；在三視情況下和多視情況下，提出基於邊緣點位置誤差統計分布最佳化準則的最優空間直線重建算法；在三視情況下提出基於邊緣點位置誤差的直線重建實效算法，在多視情況下提出基於邊緣法向誤差的直線重建實效算法以及四種統計誤差最佳化準則的直線重建實效算法；結合圖像直線提取方法的研究，提出一種針對合成孔徑雷達圖像的多尺度邊緣檢測方法，並基於此提出新的合成孔徑雷達圖像顯著性區域檢測算法。本項目的研究不僅提出了新的直線三維重建理論方法，還給出了直線重建的具體算法，為直線重建的套用打下基礎。