基于雙目立體視覺在線測(cè)量系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、在幾十年的發(fā)展歷史中,計(jì)算機(jī)視覺經(jīng)歷了從2維圖像處理到2.5維圖像處理,再到3維圖像處理這一過程。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅猛發(fā)展,雙目立體視覺作為一種3維圖像處理手段,已成為計(jì)算機(jī)視覺的重要研究領(lǐng)域之一。其中,雙目立體視覺測(cè)量一直是計(jì)算機(jī)視覺領(lǐng)域的重點(diǎn)和熱點(diǎn)研究課題。雙目立體視覺測(cè)量是以視差原理為基礎(chǔ),通過三角測(cè)量法來重建物體三維空間幾何信息的一種測(cè)量方法。與傳統(tǒng)的測(cè)量方法相比較,雙目視覺測(cè)量以其獨(dú)特的非接觸、高精度、快響應(yīng)等特點(diǎn),在三維建模

2、、質(zhì)量監(jiān)控、目標(biāo)識(shí)別、非接觸式面形測(cè)量等領(lǐng)域占據(jù)著其他測(cè)量方法所無法比擬的地位,因而受到廣泛應(yīng)用。
　　在學(xué)習(xí)了立體視覺技術(shù)的相關(guān)理論的基礎(chǔ)上,對(duì)當(dāng)前國內(nèi)外立體視覺的研究工作進(jìn)行了分析總結(jié),提出了用基于雙目立體視覺的在線測(cè)量系統(tǒng)來替代原項(xiàng)目中單目視覺檢測(cè)系統(tǒng),并著重對(duì)攝像機(jī)標(biāo)定和立體匹配這兩項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)展開研究。軟件方面,利用VC++ 6.0,結(jié)合OpenCV庫和IPL庫編程實(shí)現(xiàn)了各模塊中的功能。
　　本文采用的成像模型是帶畸

3、變的針孔成像模型,主要涉及到的坐標(biāo)系變換包括:世界坐標(biāo)系到攝像機(jī)坐標(biāo)系的變換,攝像機(jī)坐標(biāo)系到成像平面坐標(biāo)系的變換,成像平面坐標(biāo)系到計(jì)算機(jī)數(shù)字圖像坐標(biāo)系的變換。
　　采用改進(jìn)的張正友平面標(biāo)定法對(duì)攝像機(jī)進(jìn)行標(biāo)定。一方面,在張氏方法只考慮徑向畸變的基礎(chǔ)上,改進(jìn)算法進(jìn)一步考慮切向畸變對(duì)標(biāo)定的影響,并選用分布在圖像中心附近的點(diǎn)來求取標(biāo)定初始值,從而提高算法的標(biāo)定精度和計(jì)算結(jié)果的抗干擾性。另一方面,對(duì)Harris角點(diǎn)提取方法進(jìn)行改進(jìn),提高了角

4、點(diǎn)提取的實(shí)時(shí)性。
　　在進(jìn)行立體匹配時(shí),本文選用Canny算子提取圖像邊緣特征,首先進(jìn)行初步的灰度相關(guān)匹配,然后計(jì)算匹配點(diǎn)的對(duì)極幾何和基礎(chǔ)矩陣,通過8點(diǎn)算法、RANSAC算法以及LMEDS算法來進(jìn)一步篩選過濾去除錯(cuò)誤或模糊的匹配點(diǎn),得到更魯棒的匹配點(diǎn),然后利用這些匹配點(diǎn)計(jì)算更精確的對(duì)極幾何和基礎(chǔ)矩陣,再通過LMEDS算法和外極線來提取新的匹配點(diǎn),組成最為魯棒的匹配點(diǎn)集,用于恢復(fù)場(chǎng)景的三維信息。
　　通過攝像機(jī)的外參數(shù)矩陣和求