基于立體視覺的三維測(cè)量技術(shù)研究.pdf

1、人類的視覺系統(tǒng)是這個(gè)世界上發(fā)展最為完善、機(jī)制最為復(fù)雜的感知系統(tǒng)之一。多年來賦予計(jì)算機(jī)人類視覺的功能一直都是所有人的夢(mèng)想。計(jì)算機(jī)視覺的主要目的就是使計(jì)算機(jī)系統(tǒng)具有類似人類的視覺能力,獲取三維場(chǎng)景的幾何信息是其最基礎(chǔ)的研究?jī)?nèi)容。隨著科技的不斷發(fā)展,計(jì)算機(jī)視覺及其測(cè)量技術(shù)在軍事、三航(航天、航空、航海)、數(shù)字醫(yī)療、制造業(yè)信息化、商業(yè)、交通安全等領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用前景。
　　 針對(duì)非接觸視覺測(cè)量的巨大應(yīng)用前景,本文基于雙目立體視覺原理,

2、綜合運(yùn)用圖像處理、攝影測(cè)量學(xué)及計(jì)算機(jī)視覺等前沿成果與技術(shù),對(duì)空間物體三維坐標(biāo)及尺寸的高精度測(cè)量方法與理論,特別是攝像機(jī)標(biāo)定、立體匹配、三維測(cè)量建模等內(nèi)容進(jìn)行了較深入研究。
　　 在攝像機(jī)標(biāo)定技術(shù)中,結(jié)合OpenCV(Intel(R) Open Source ComputerVision Library)庫(kù)函數(shù)將原兩步法標(biāo)定算法進(jìn)行改進(jìn)。在原算法的基礎(chǔ)上,引入透鏡切向畸變,同時(shí)變換旋轉(zhuǎn)矩陣R的矩陣形式為旋轉(zhuǎn)歐拉角形式以參與后續(xù)計(jì)算

3、。改進(jìn)后算法在提高正交化約束的同時(shí)全面考慮畸變影響,在提高標(biāo)定精度的同時(shí)降低了標(biāo)定復(fù)雜度。
　　 在立體匹配技術(shù)中,提出了一種基于極線幾何,結(jié)合特征與灰度匹配,輔以視差梯度約束的多約束立體匹配算法。首先提取兩幅圖像中的幾何特征,并由極線幾何關(guān)系建立初始匹配,其次利用基于灰度匹配方法對(duì)于特征點(diǎn)附近的子窗口圖像進(jìn)行相似度的運(yùn)算與比較,接著通過視差梯度約束去除部分虛假匹配,最后經(jīng)對(duì)稱性測(cè)試,建立準(zhǔn)確的匹配關(guān)系。此算法在一定程度上提高了

4、匹配精度同時(shí)彌補(bǔ)了單一匹配方法的不足。
　　 在三維測(cè)量建模技術(shù)中,引入攝影測(cè)量學(xué)中光線束平差模型概念,在傳統(tǒng)三維坐標(biāo)求解基于共線方程,利用異面直線公垂線中點(diǎn)的三維坐標(biāo)近似地替代空間三維物體的真實(shí)坐標(biāo)值的基礎(chǔ)上,提出一種基于束調(diào)整的共線交匯測(cè)量模型,用于計(jì)算空間物體三維坐標(biāo),此模型進(jìn)一步優(yōu)化測(cè)量結(jié)果,提高了測(cè)量精度。
　　 最后,基于上述思想設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一套基于立體視覺的三維測(cè)量系統(tǒng)。通過實(shí)驗(yàn)、數(shù)值分析與計(jì)算,驗(yàn)證了上述