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华中科技大学
硕士学位论文
基于双目立体视觉的三维重建技术研究
姓名：张宏
申请学位级别：硕士
专业：模式识别与智能系统
指导教师：张钧;田金文
20070604
华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文
摘要
立体视觉技术是计算机视觉领域的经典课题，双目立体视觉由于具有仿人类双目
的特点，成为立体视觉领域的热点。本文首先介绍计算机视觉的研究内容和发展概
况，然后介绍了双目立体视觉基本原理和双目立体视觉三维重建体系结构；接下来
本文以目标区地形影像的三维重建为背景，开展了相对定向、立体匹配及三维重建
等技术的研究。
在相对定向阶段，本文采用人工选取控制点的方式去求解摄像机参数，在获得
摄像机的参数之后，本文采用一种新的投影计算方法实现了立体影像对的校准，使
之满足理想双目立体视觉系统成像模型的核心线平行的约束。
在立体匹配阶段，为获得致密的视差数据，本文采用基于区域的匹配方法并利
用灰度相关系数最大的准则进行匹配，并比较了不同大小的窗口对区域匹配的影响。
在匹配策略上，使用了一种基于格网的分层匹配策略，以改善立体匹配的性能。
在三维重构阶段，本文在分析比较几种空间点的三维重建方法的基础上，提出
了一种新的空间点的 3D 坐标求取算法，并针对该算法设计实验进行了验证，实验数
据表明该算法具有较高的实用价值。同时，本文中采用 OpenGL 作为可视化工具，
对重建出的地形数据进行显示，使重建效果更加形象。
最后，我们完成了立体像对的相对定向、立体匹配及视差图的处理、三维重构
及可视化等环节在内的整合实验，实现了 Windows 系统下基于 VC++ 和 OpenGL
的三维重建系统。

关键词：计算机视觉，双目立体视觉，相对定向，立体匹配，三维重建



I
华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文
Abstract
Stereo Vision is the classical problem in Computer Vision Area. Binocular Stereo
Vision becomes the famous research in Computer Vision Area, due to its eye-similar
characteristic. This paper introduces the research content of the Computer Vision and the
general situation of its development, and then based on the 3D reconstruction of the terrain
data, this paper includes the research on relative orientation, stereo matching and 3D
reconstruction.
In the stage of relative orientation, we use a man-machine interaction method to select
couples of control points from the stereo images, and then calculate the parameters
between the stereo camera coordinates and the reference coordinate. After that, we use a
new method of projection and resample to realize the calibration of the stereo images and
make sure that the stereo images are restrict to the rule that the epipolar lines are parall