雙目視覺三維測(cè)量技術(shù)研究.pdf

1、計(jì)算機(jī)視覺是一門新興的技術(shù),而基于計(jì)算機(jī)視覺的測(cè)量技術(shù)作為一種非接觸式的先進(jìn)測(cè)量技術(shù),具有精度高、效率高、成本低等諸多優(yōu)點(diǎn),有著廣闊的應(yīng)用前景。雙目立體視覺是計(jì)算機(jī)視覺的一個(gè)重要分支,其原理是由不同位置的兩臺(tái)攝像機(jī)或者一臺(tái)攝像機(jī)(CCD)經(jīng)過移動(dòng)或旋轉(zhuǎn)拍攝同一幅場(chǎng)景,通過計(jì)算機(jī)空間點(diǎn)在兩幅圖像中的視差,獲得該點(diǎn)的三維坐標(biāo)值。
　　 由于雙目測(cè)量具有一定的三維測(cè)量精度和測(cè)量的實(shí)時(shí)性,且花費(fèi)的代價(jià)較其他方法要小的多,所以,雙目視覺在

2、測(cè)量方面應(yīng)用廣泛。除了對(duì)實(shí)際物體的測(cè)量之外,在其他領(lǐng)域的應(yīng)用也取得快速發(fā)展。采用雙目視覺測(cè)量,僅需從兩幅對(duì)應(yīng)圖像中抽取必要的特征點(diǎn)的三維坐標(biāo),其信息量少,處理速度快,有利于提高檢測(cè)精度,尤其適于動(dòng)態(tài)情況。
　　 隨著計(jì)算機(jī)與機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展,雙目的研究逐漸深入。從以前的射線三角定理發(fā)展到現(xiàn)在的平行校正定理,優(yōu)化了搜索匹配點(diǎn)的方法,實(shí)現(xiàn)了對(duì)圖像進(jìn)行平行化后可以快速的匹配方案,簡化了深度信息的還原公式。雙目視覺現(xiàn)在已經(jīng)普遍應(yīng)用于三維

3、定位裝置,為CNC加工提供三維運(yùn)動(dòng)軌跡信息,同時(shí)可以為機(jī)器手的裝配工作提供三維信息。目前熱門研究的應(yīng)用包括體感游戲、虛擬屏幕(可以在空間對(duì)屏幕進(jìn)行操作)、機(jī)器人識(shí)路等。本文從角點(diǎn)的提取、攝像機(jī)標(biāo)定、圖像預(yù)處理,特征提取、立體匹配、平行校正以及目標(biāo)空間定位幾個(gè)方面對(duì)雙目三維測(cè)量技術(shù)開展研究。
　　 本文主要研究工作有:提出一種在保持原有邊緣信息的基礎(chǔ)上減小噪聲的圖像預(yù)處理方法,提出并編程實(shí)現(xiàn)一種平整度的測(cè)量方法,編程實(shí)現(xiàn)了雙目視覺

4、系統(tǒng)的標(biāo)定以及三維物體的測(cè)量。
　　 本文由六個(gè)章節(jié)構(gòu)成。
　　 第一章為緒論部分,主要介紹了此課題的來源、研究的意義、研究內(nèi)容和國內(nèi)外發(fā)展的狀況。
　　 第二章主要介紹了計(jì)算機(jī)視覺系統(tǒng)、圖像預(yù)處理方法,以及雙目立體視覺和三維重構(gòu)。
　　 第三章從光學(xué)的物理特性推導(dǎo)出數(shù)學(xué)模型,介紹了內(nèi)參與外參的概念,為標(biāo)定建立一種從物理世界到數(shù)學(xué)的模型。介紹了幾種經(jīng)典的標(biāo)定算法,并給出詳細(xì)的算法過程,為三維還原建立了基礎(chǔ)

5、。
　　 第四章分析了幾種圖像預(yù)處理方法,從圖像預(yù)處理出發(fā),對(duì)拍攝得到的圖像進(jìn)行優(yōu)化,使圖像特征更明顯,最后利用經(jīng)典Harris算子提取出角點(diǎn)亞像素信息。除此之外,還介紹了幾種經(jīng)典的標(biāo)定方法,并分析其優(yōu)劣和詳細(xì)的算法過程。從而為第五章的匹配的正確率提供了保障。
　　 第五章首先介紹圖形特征的幾種描述方法以及其匹配的方法,接著重點(diǎn)介紹了SIFT算法的應(yīng)用,并給出匹配的結(jié)果。
　　 第六章重點(diǎn)講解了平行校正原理,對(duì)第