雙目視覺三維測量技術(shù)研究.pdf

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

2、測量方面應(yīng)用廣泛。除了對實際物體的測量之外,在其他領(lǐng)域的應(yīng)用也取得快速發(fā)展。采用雙目視覺測量,僅需從兩幅對應(yīng)圖像中抽取必要的特征點的三維坐標(biāo),其信息量少,處理速度快,有利于提高檢測精度,尤其適于動態(tài)情況。
　　 隨著計算機(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)化了搜索匹配點的方法,實現(xiàn)了對圖像進(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)動軌跡信息,同時可以為機(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(可以在空間對屏幕進(jìn)行操作)、機(jī)器人識路等。本文從角點的提取、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)空間定位幾個方面對雙目三維測量技術(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,提出并編程實現(xiàn)一種平整度的測量方法,編程實現(xiàn)了雙目視覺

4、系統(tǒng)的標(biāo)定以及三維物體的測量。
　　 本文由六個章節(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,接著重點介紹了SIFT算法的應(yīng)用,并給出匹配的結(jié)果。
　　 第六章重點講解了平行校正原理,對第