不同介質(zhì)下的雙目立體匹配算法研究.pdf

1、雙目立體視覺技術(shù)在于重建場景的三維信息，具有非接觸、精度高、信息量大等優(yōu)點(diǎn)，在機(jī)器人導(dǎo)航、航空測繪、海底勘探等諸多領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。其中，立體匹配是立體視覺中最重要也最困難的步驟，匹配精度和匹配速度將直接影響著立體視覺的應(yīng)用。本文以雙目立體視覺系統(tǒng)為研究對象，針對空氣和水兩種不同介質(zhì)，分別對現(xiàn)有的立體匹配算法做出改進(jìn)，主要做了以下工作：
　　(1)本文首先從攝像機(jī)成像模型出發(fā)，介紹了線性、非線性以及水下攝像機(jī)的折射模型，并引出了

2、各坐標(biāo)系間的轉(zhuǎn)換關(guān)系；同時建立了平行雙目立體視覺系統(tǒng)，給出視差與深度的關(guān)系；對現(xiàn)有立體匹配算法的基本原理、處理流程、約束關(guān)系以及不同分類進(jìn)行了總結(jié)概括。
　　(2)針對單一匹配代價算法局限性強(qiáng)、固定參數(shù)融合方式適應(yīng)性差等問題，提出一種基于自適應(yīng)參數(shù)的多種匹配代價函數(shù)融合算法。采用SAD和Census算法，分別計算像素點(diǎn)代價；通過統(tǒng)計像素點(diǎn)在視差范圍內(nèi)代價的平均值和標(biāo)準(zhǔn)差，得到對應(yīng)的權(quán)值；根據(jù)一定關(guān)系，對兩種算法進(jìn)行加權(quán)融合，得到新

3、的代價函數(shù)。實驗結(jié)果表明，該算法綜合了單一算法的優(yōu)點(diǎn)，誤匹配率降低約12％；并且該代價函數(shù)可以自適應(yīng)的選擇最優(yōu)融合方式，對弱紋理、重復(fù)紋理和光照變化等情況，表現(xiàn)出了良好的適應(yīng)性，為后續(xù)的局部和全局匹配算法打下了堅實基礎(chǔ)。
　　(3)針對水下非平行雙目成像系統(tǒng)圖像匹配時無法進(jìn)行平行校正，并且不再滿足空氣中的極線約束條件這一問題，推導(dǎo)出一種適用于水下的極線約束模型。根據(jù)攝像機(jī)和防水罩間相對位置關(guān)系的不同，將水下雙目成像方式分為平行成像