单幅图像目标定位与三维重建研究：旋转矩阵与算法应用

"这篇硕士论文主要探讨了基于单幅图像的目标定位及三维重建技术，涉及计算机视觉、摄影测量学和虚拟现实领域。作者于艳在导师陈青林的指导下，研究了多种边缘检测算法，最终选择了Canny算子，并利用概率Hough变换改进直线检测，提高灭点坐标计算的准确性。论文还深入研究了摄像机内外参数的确定，特别是外方位角元素的两种计算方法，以及旋转矩阵的构建。此外，通过将目标物体建模为长方体，优化了相对深度算法，提升了长方体参数的精度，从而实现目标的三维定位。最后，通过VRML编程实现了模型的重建与显示，通过纹理映射技术改善了模型的逼真度。该研究在城市规划、古建筑保护、图像测量和虚拟漫游等领域具有广泛应用前景。关键词包括单幅图像、目标定位、三维重建、灭点和VRML。" 这篇论文详细阐述了基于单幅图像的计算机视觉技术，首先介绍了边缘检测在图像处理中的重要性，通过对几种常见边缘检测算法的比较，如Canny算子，它以其良好的抗噪性能和边缘检测能力被选中。为了提高直线检测效率和准确性，论文引入了概率Hough变换，这种方法在处理直线检测时减少了时间和空间的消耗，通过拟合求交点确定灭点坐标，为后续的摄像机参数估计提供了基础。 论文接着探讨了摄像机的内参数和外参数，尤其是外方位角元素的确定。外方位角元素是描述摄像机在世界坐标系中的位置和姿态的关键，而旋转矩阵是这些角度的数学表示，它由三个相互正交的方向旋转组合而成。论文对比了不同方法，选择了一种精度较高的方式来计算旋转矩阵。 在三维重建部分，论文提出了将目标物体转化为长方体模型的方法，考虑到单幅图像中相对深度对模型参数的影响，作者对相对深度算法进行了优化，提升了长方体的长、宽、高参数的精度，从而准确计算出目标物体特征点的三维坐标，实现了目标定位。 最后，论文通过VRML（Virtual Reality Modeling Language）编程展示了模型的重建和显示过程，特别是在纹理映射上，通过将图像分割成小块并映射到模型表面，降低了纹理变形，提高了重建的真实感。 整个研究工作不仅验证了所使用算法的正确性和系统的可行性，还展示了其在多个领域的广阔应用潜力，如城市规划、古建筑保护、基于图像的测量和虚拟漫游技术等。