[發明專利]一種3D模型與二維圖像的虛實配準方法

有效

• 申請號: 201410480514.1
• 申請日: 2014-09-19
• 公開（公告）號: CN104376552B
• 公開（公告）日: 2017-12-29
• 發明（設計）人: 李新勝;馮子亮
• 申請（專利權）人: 四川大學
• 主分類號: G06T7/33
• 分類號: G06T7/33
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種3D模型與二維圖像配準方法，其特征是具體步驟如下：

1）對通過有多視幾何關系的多幅圖像求解攝像機內參數和外參數

1-1)提取SIFT特征描述;

1-2)再用KD-樹進行特征點匹配;

1-3) 采用RANSAC框架通過8點法估計基礎矩陣來去掉噪聲匹配點對;

1-4) 選擇共有特征點最多的兩幅圖像，再通過上步得到的基本矩陣F，按估計的攝像機參數算出本質矩陣E，估計一對攝像機之間的相對位置，得到攝像機位置旋轉和平移參數;

1-5) 初始化攝像機內參數，將上述外參數以及內參數、所有特征點的投影坐標和世界坐標作為初始值，用稀疏Levenberg-Marquardt方法進行集束優化;

1-6) 再選擇另一幅圖片，根據已算出的空間特征點及特征點跟蹤關系用RANSAC方法求解此攝像機投影矩陣，得到攝像機內外參數初始值，將其加入到優化框架下，轉步驟1-5）繼續優化；

1-7) 直到所有的圖片處理完畢，得到所有攝像機的外參數，外參數為多幅圖片視點的旋轉平移的相對位置；

2）變換三維重建坐標下的攝像機視點到3D模型坐標的視點

根據預先測量好的攝像機的經緯度坐標找到多個視點的相對位置到3D模型的相對變換關系，變換關系為旋轉、平移、縮放，將視點位置變換到3D模型中；將測量的攝像機經緯度坐標轉換成模型坐標系中的坐標時，采用高斯-克呂格投影（Gauss-Kruger projection）；用最小二乘法求B_iHb_i=0中轉換矩陣H的初始值，其中，b_i為攝像機位置的歸一化的相對三維坐標，B_i為經緯度轉換后的模型坐標系中的坐標；再用Levenberg-Marquardt非線性求得更優的轉換矩陣H，在非線性迭代中H保持轉換后坐標軸的正交性和比例的一致性；

3）在預先生成所監視場景的3D模型中設置變換后的視點，得到相應視點下三維圖形渲染顯示后的二維視圖，即對應二維圖像的已經配準的虛像。