单目多视角显微三维重建关键技术研究-计算机技术专业论文.docx

万方数据 万方数据 Dissertation Submitted to Zhejiang University of Technology for the Degree of Master Multi-view 3D Reconstruction Using Monocular Microscopic Images Candidate: Mao Xiaojun Advisor: Liu Sheng Chen Shengyong College of Computer Science and Technology Zhejiang University of Technology Apr 2015 浙江工业大学 学位论文原创性声明 本人郑重声明：所提交的学位论文是本人在导师的指导下，独立进行 研究工作所取得的研究成果。除文中已经加以标注引用的内容外，本论文 不包含其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果，也不含为获得浙江 工业大学或其它教育机构的学位证书而使用过的材料。对本文的研究作出 重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人承担本声明的 法律责任。 作者签名： 日期： 年 月 日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意 学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文 被查阅和借阅。本人授权浙江工业大学可以将本学位论文的全部或部分内 容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存 和汇编本学位论文。 作者签名： 日期： 年 月 日 导师签名： 日期： 年 月 日 浙江工业大学硕士学位论文 浙江工业大学硕士学位论文 单目多视角显微三维重建关键技术研究 摘 要 显微三维重建作为显微视觉系统中的核心技术，在精密加工与制造领域具有非常重要 的应用价值。但是由于显微图像存在明显的退化现象，基于多视角的三维重建方法在微观 领域的应用需要进行多方面的改进。 本文的研究目标是利用单筒显微镜实现一套简单高效的显微三维重建系统，并将其应 用于微小待测对象表面结构重建，从而为显微检测提供重要的参考依据。本文的主要工作 及成果如下： 1) 聚焦评价函数的对比研究。聚焦评价函数是实现显微视觉系统快速对焦的重要依 据，文中研究了 3 种类型的 9 种具体聚焦评价函数，通过实验分析各种评价函数在放大倍 率和噪声强度改变情况下的鲁棒性，最终确定显微图像采集过程的聚焦质量评价方案。 2) 显微图像特征提取和匹配算法的研究。特征提取和匹配是决定三维重建精度的重要 环节，本章在对 4 种常用特征提取算法进行性能比较的基础上，引入基于局部几何变换一 致性约束策略，构建出一种新的匹配筛选算法。本算法能够在获得更多匹配点对的同时大 幅降低匹配误差，并且消除 RANSAC 类似方法不能检测到的处于极线位置附近的误匹配。 3) 开发一套完整的显微三维重建系统。本文构建的显微三维重建系统硬件由 4 自由度 移动载物台和显微成像系统构成，可方便地采集多视角显微图像；系统软件核心模块则融 合了基于显微聚焦评价的显微图像获取方法，显微图像特征提取及匹配算法，进而结合 Structure From Motion 框架实现高效的显微三维重建。 关键词： 单筒显微镜、多视角、显微视觉、聚焦评价、特征匹配、三维重建 i MULTI-VIEW 3D RECONSTRUCTION USING MONOCULAR MICROSCOPIC IMAGES ABSTRACT Microscopic 3D reconstruction, as a core technique of micro-vision system, has a very important application value in precision manufacturing. However, because of obvious microscopic image degradation, 3D reconstruction from multi-view images needs to be improved from many aspects when it is applied in micro field. The goal of this paper is to establish a simple and efficient microscopic 3D reconstruction system with monocular microscopy and apply it to the surface reconstruction of micro-scale objects, thus providing es