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第59卷第14期/2022年7月/激光与光电子学进展特邀论文

阵列虚拟相机三维重建研究

李安虎,罗文杰,刘兴盛,邓兆军*

同济大学机械与能源工程学院,上海201804

摘要针对目标场景三维重建难以兼顾视场范围和空间分辨率的问题,提出了结合相机和旋转双棱镜的成像系统。该

系统可在不同双棱镜转角下形成虚拟相机阵列,同时利用导轨移动调整阵列虚拟相机的成像位置,还可在大视场范围内

实现分区域的多视角图像采集。结合相机投影模型和双棱镜折射模型,提出了一种利用几何变换关系的阵列虚拟相机

内外参数标定方法,建立了基于三角测量原理的分区域三维点云获取方法。在此基础上,提出了多视角图像重叠区域的

预先定位算法,结合迭代最近邻点算法实现由粗到精的分区域点云配准融合。实验结果表明,所提成像系统可以实现大

范围高分辨率的三维目标重建,且采用由粗到精的点云配准算法,在提升运算效率的同时还能保证三维重建精度。

关键词三维重建;虚拟相机;旋转双棱镜;点云配准

中图分类号TH74文献标志码ADOI:10.3788/LOP202259.1415013

3DReconstructionofArrayVirtualCamera

*

LiAnhu,LuoWenjie,LiuXingsheng,DengZhaojun

SchoolofMechanicalEngineering,TongjiUniversity,Shanghai201804,China

AbstractInthisstudy,animagingsystemcombiningcamerasandrotatingRisleyprismsisproposedtoaddressthe

-

difficultyofconsideringthefieldofviewandspatialresolutioninatargetscene’sthreedimensional(3D)reconstruction.

TheimagingsystemcanformavirtualcameraarrayunderdifferentRisleyprismrotationangles,adjustthearrayvirtual

cameras’imagingpositionusingrailmovement,andrealizeasubregionalmultiviewimageacquisitioninalargefieldof

view.Acalibrationapproachofthearrayvirtualcamera’sinternalandexternalparametersusingageometrical

transformationrelationshipisproposed,andthesubregional3Dpointcloudacquisitionapproachbasedonthetriangulation

-

principleisestablished,employingthecameraprojectionmodelandthedoubleprismrefractionmodel.Apreloca

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