实时三维重建算法的实现 基于Kinect与单目视觉SLAM的三维重建

实时三维重建算法的实现——基于Kinect与单目视觉SLAM的三维重建夏文玲1，顾照鹏2，杨唐胜2XIAWenling1,GUZhaopeng2,YANGTangsheng21.湖南大学电气与信息工程学院，长沙4100002.北京大学深圳研究院信息工程学院，广东深圳5180001.CollegeofElectricalandInformationEngineering,HunanUniversity,Changsha410000,China2.SchoolofComputerandInformationEngineering,PekingUniversityShenzhenGraduateSchool,Shenzhen,Guangdong518000,ChinaXIAWenling,GUZhaopeng,YANGTangsheng.Real-time3-DreconstructionalgorithmbasedonKinectandMonoSLAM.ComputerEngineeringandApplications,2014,50(24)：199-203.Abstract：Asanimportantbranchofthecomputervisiontechnology,the3-DreconstructiontechniquesbasedontheMonocularvisiongetmoreandmoreattention,forit’ssimple,lowcostandeasytoimplement.ThispaperlaunchesastudyonthealgorithmoftheSLAM(SimultaneousLocalizationandMapping)byintroducingtheRGB-DcameraKinecttoobtainthedepthinformationofthe3Dscene.Analgorithmofthe3-DreconstructionbasedontheKinectandmonocularvisionSLAMisachieved.Keywords：monocularvision;3-Dreconstruction;SimultaneousLocalizationandMapping(SLAM);Kinect摘要：作为计算机视觉技术的一个重要分支，基于单目视觉的三维重建技术以其要求简单、成本低廉、易于实现等优点，得到了越来越多的关注。在室内环境下就智能机器人的同步定位以及环境地图创建(SLAM)算法展开了研究，引入RGB-D相机Kinect直接获取3D场景的深度信息，实现了一种基于单目视觉SLAM与Kinect的实时三维重建方法。关键词：单目视觉；三维重建；同步定位以及环境地图创建；Kinect文献标志码：A中图分类号：TP391doi：10.3778/j.issn.1002-8331.1301-03061引言基于视觉的三维重建技术，是指利用数字摄像机作为图像传感器，综合运用图像处理、视觉计算等技术进行非接触三维测量，用计算机程序获取物体的三维信息[1]。在计算机内生成物体三维表示主要有两类方法，一类是利用几何建模软件，如3DMAX、Maya、AutoCAD、UG等，另一类则是通过一定的手段获取真实物体的几何形状，主要包括数据获取、预处理、点云拼接和特征分析等步骤。目前在单目视觉的同步定位与地图创建(MonocularSimultaneousLocationandMapping，MonoSLAM)系统中[2]，3D场景深度信息的获取是十分困难的，Davison研究团队推出反向深度算法获取深度信息[3]，而采用深度相机主动获取场景中的深度信息，在很大程度上降低了该算法的复杂度。目前深度相机主要分为两类，一类是TOF相机，一类即为Kinec(tKinectforXbox360)[4]。Kinect是由微软开发的应用于Xbox360主机的周边设备。在基于Kinect实现的RGB-D摄像机SLAM系统研基金项目：中国医学科学研究院北京协和医院“863”计划(No.754214019)。作者简介：夏文玲(1987—)，女，硕士研究生，主要研究方向为计算机视觉导航与定位、嵌入式系统；顾照鹏(1981—)，男，博士研究生，讲师，主要研究方向为基于视觉的实时定位系统；杨唐胜(1967—)，男，博士研究生，副教授，主要研究方向为智能算法、智能仪器。E-mail：xia1234zhao@126.com收稿日期：2013-01-28修回日期：2013-04-11文章编号：1002-8331(2014)24-0199-05CNKI网络优先出版：2013-05-13，/kcms/detail/11.2127.TP.