基于雙目立體視覺的三維重建系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、雙目立體視覺主要研究運(yùn)用兩個攝像機(jī)對同一景物從不同位置拍攝成像并根據(jù)幾何原理如何實(shí)現(xiàn)三維場景的恢復(fù)。隨著計算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展，雙目立體視覺成為了計算機(jī)視覺領(lǐng)域的一個研究熱點(diǎn)并被廣泛的應(yīng)用于智能機(jī)器人、生產(chǎn)自動化、醫(yī)學(xué)等很多領(lǐng)域。因此開展本課題的研究工作具有重要的理論意義和實(shí)用價值。 本文以Marr視覺理論為基礎(chǔ)，重點(diǎn)對雙目立體視覺系統(tǒng)的攝像機(jī)標(biāo)定、立體匹配、三維重建等關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了研究。在攝像機(jī)標(biāo)定部分，考慮到實(shí)驗(yàn)儀器和實(shí)驗(yàn)環(huán)境

2、的實(shí)際情況，采用了標(biāo)定精度高、步驟簡單的Tsai兩步標(biāo)定法，以獲取攝像機(jī)的內(nèi)部、外部參數(shù)；在立體匹配方面，重點(diǎn)研究了基于區(qū)域匹配的灰度相關(guān)匹配算法。針對固定窗口區(qū)域匹配算法在深度不連續(xù)處容易產(chǎn)生相對較大匹配誤差的問題，提出了一種局部最優(yōu)的自適應(yīng)窗口匹配算法，算法中提出的新的相似性測度函數(shù)和四方向線型掩模的采用不僅減少了噪聲影響，而且提高了匹配準(zhǔn)確度，整數(shù)圖像技術(shù)的引入將匹配時運(yùn)算量降低為一常數(shù)。同時，為了進(jìn)一步提高匹配精度，采用矩形窗口

3、作為匹配基元，還對一種全局最優(yōu)的基于遺傳算法的立體匹配算法進(jìn)行了改進(jìn)。上述兩種匹配算法可分別用于對實(shí)時性和精確性有特別要求的場合；在完成攝像機(jī)標(biāo)定和立體匹配后，再采用簡化的空間點(diǎn)坐標(biāo)計算公式計算得到其三維坐標(biāo)，進(jìn)而對物體進(jìn)行三維重建，最后用OpenGL可視化輸出。 為了實(shí)現(xiàn)對真實(shí)場景的三維重建以及驗(yàn)證所提出算法的可行性，本課題還構(gòu)建了相應(yīng)的硬件實(shí)驗(yàn)平臺和軟件實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，其中軟件實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)包括圖像預(yù)處理、攝像機(jī)標(biāo)定、立體匹配、三維重建