基于魚眼鏡頭的立體視覺系統(tǒng)研究.pdf

1、近年來隨著人工智能的不斷發(fā)展，計算機(jī)視覺技術(shù)得到了越來越廣泛的應(yīng)用。許多場合的需求已經(jīng)顯示出了普通鏡頭視角范圍的局限性。而魚眼鏡頭具有超大視場，可以一次性獲得半球甚至整個360°空域的場景信息，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了普通鏡頭視覺系統(tǒng)的拍攝視場，也極大超越了人類的自然觀測能力，這一優(yōu)點使得它在民用、工業(yè)、軍事領(lǐng)域愈發(fā)受到關(guān)注。其中，魚眼鏡頭雙目立體視覺技術(shù)是計算機(jī)視覺研究的熱點之一，在大范圍三維重建以及機(jī)器人定位、導(dǎo)航等領(lǐng)域都有很可觀的發(fā)展前景。本文

2、從空氣中雙目魚眼攝像機(jī)的標(biāo)定以及水下雙目魚眼攝像機(jī)的標(biāo)定、空氣中魚眼圖像的立體匹配以及水下魚眼圖像的立體匹配四個方面進(jìn)行系統(tǒng)的研究。主要研究工作如下：
　　第一方面，提出了基于質(zhì)心點優(yōu)化的魚眼攝像機(jī)標(biāo)定方法。研究了傳統(tǒng)的模板標(biāo)定法，標(biāo)定的過程中會出現(xiàn)標(biāo)定板中標(biāo)志圓圓心與圖像橢圓質(zhì)心不重合問題，所以基此進(jìn)行質(zhì)點優(yōu)化。計算出標(biāo)志圓的投影橢圓的質(zhì)心和圖像橢圓質(zhì)心并根據(jù)計算結(jié)果建立新的目標(biāo)函數(shù)，接著進(jìn)行優(yōu)化得到相機(jī)標(biāo)定參數(shù)并對該方法的精確

3、性與穩(wěn)定性進(jìn)行了系統(tǒng)分析。
　　第二方面，提出了一種基于極曲線幾何和可變支持窗口的立體匹配算法?？紤]到魚眼鏡頭的畸變問題，利用標(biāo)定參數(shù)根據(jù)魚眼鏡頭的優(yōu)化投影模型推導(dǎo)出系統(tǒng)的極曲線方程，并利用得到的極線方程確定對應(yīng)點的搜索范圍；根據(jù)同源像點在左右圖像上的位置關(guān)系特性確定各中心像素點的支持鄰域，并計算出不同視差條件下該支持鄰域在另一幅圖像上的對應(yīng)支持鄰域，利用獲取的支持鄰域計算各點的匹配代價。
　　第三方面，建立了水下雙目魚眼攝

4、像機(jī)系統(tǒng)折射模型，并提出了一種水下攝像機(jī)兩步標(biāo)定法。先在空氣環(huán)境中采用張正友棋盤格平面標(biāo)定法標(biāo)定出攝像機(jī)基本成像參數(shù)；然后標(biāo)定系統(tǒng)結(jié)構(gòu)參數(shù)，將選取已知世界坐標(biāo)的水下棋盤格參考點投影到成像平面，通過成型模型求取像點坐標(biāo)，再通過最小化實際像點坐標(biāo)與模型求得的像點坐標(biāo)構(gòu)造評價函數(shù)，經(jīng)粒子群算法對其進(jìn)行優(yōu)化得到標(biāo)定結(jié)果并研究了水下空間點定位算法。
　　第四方面，根據(jù)水下雙目魚眼攝像機(jī)系統(tǒng)模型推導(dǎo)了水下圖像的極曲線；為進(jìn)一步提高立體匹配算法