三维重建是计算机视觉中最重要的研究方向之一,其相关技术在电影动画、机器人导航、医学影像、遗迹保护等诸多领域都有非常广泛的应用。多视图三维重建的目标是利用在不同视角下对同一场景拍摄的多幅图像,通过计算从中恢复重建出三维的场景结构。本文结合算法与应用,对三维重建中的关键技术进行研究,设计点云的重建方案,并将实现的多视图3D场景重建算法用于解决天线角度测量问题。本文的主要研究内容包括:首先对三维场景重建中的关键技术步骤和算法进行了研究。结合射影几何相关基础,对相机的成像模型、相机参数的含义以及确定相关参数的方法进行了详细说明。为了稳定、精确地检测图像重合区域,使用图像特征检测技术,对序列中的图像进行匹配。针对向量距离比较带来的误匹配问题,利用对极几何原理,对图像匹配进行几何验证,有效地消除几何上的误匹配点。同时根据有效的匹配信息估计出相机的位姿关系。本文对多视图3D场景重建方案进行了研究设计和实验验证。针对序列图像,在重叠子序列内进行图像匹配,最终扩展链接到整个序列,提高了图像匹配的效率;按照标准选择出合适的图像进行重建初始化步骤;利用3D-2D对应关系,加入新图像进行相机位置估计,并利用三角测量将新的观察点重建到场景点云中;通过迭代进行新图像加入、估计相机位置、三角测量、点云结构优化,将所有可用图像加入到重建结果中,得到整个场景的三维点云结构。除了增量恢复重建算法,本文还对整体估计相机朝向的全局恢复重建策略进行了研究。由于基站天线维护是通信设施建设中成本和危险性较高的工作,本文将实现的场景重建技术应用于基站天线的角度测量。使用基站天线场景的多幅图像,重建出三维点云结构的同时,记录下计算的相机运动,然后提取天线的代表几何元素进行三角测量。结合拍摄设备记录的空间朝向信息,将目标场景旋转到世界坐标系下,对天线的角度信息进行估计。实验表明,本文中设计的多视图3D场景重建算法,能够有效地从图像序列中重建出目标的三维点云结构。从重投影残差数据上分析,场景点云分布达到了较高的精确度;从视觉效果上进行主观评价,点云的形态正确,能够清晰地辨认出目标的结构。本文利用三维重建技术设计的天线角度测量方案,其实验结果也达到了误差要求,有效地解决了基站天线角度测量问题。