Алгоритм построения пространственной структуры сцены

Аннотация

Одной из наиболее актуальных проблем, связанных с разработкой систем технического зрения, является проблема высококачественной пространственной реконструкции статической сцены по изображениям с движущейся камеры. Построение трехмерных моделей требуется во многих областях, где активно ведется роботизация человеческой деятелности: медицине, промышленности, системах управления автономными транспортными средствами и многих других. Традиционные методы пространственной реконструкции основаны на поиске локальных особенностей на изображениях, затем между выявленными особенностями устанавливается соответствие, по этому соответствию определяется фундаментальная матрица и уже на ее основе вычисляется пространственная структура сцены. Качество методов, основанных на вычислении особенностей, зависит от качества выборки особенностей для вычисления фундаментальной матрицы. Предлагается алгоритм восстановления трехмерной структуры сцены по последовательности изображений, который основан на плотном методе сопоставления изображений – оптическом потоке, но с учетом ограничений эпиполярной геометрии. Алгоритм пространственной реконструкции основывается на минимизации совместного функционала вычисления оптического потока и эпиполярной геометрии с одновременным определением пространственных координат точек сцены. Такой способ минимизации одного общего функционала для всех неизвестных обеспечивает более высокую точность их совместного вычисления и соответственно более качественное построение пространственной структуры сцены. Эксперименты показывают, что метод является хорошей альтернативой подходам, основанным на поиске особых точек на изображениях и вычислении их позиции в трехмерном пространстве по принципу триангуляции. В качестве входных данных требуется последовательность изображений статической сцены, полученных при движении наблюдателя по непрерывной траектории. Кроме того, предполагаются известными внутренние параметры камеры.