双目视觉系统的标定及畸变校正技术研究

【摘要】：科学技术的迅猛发展使人们对物体的测量精度要求日益增高,由于双目视觉检测技术具有高精度、高稳定性等特点以及各制造领域对其需求的提高,使得该项检测技术成为目前发展最快的技术之一。由于图像在采集传输过程中受诸多因素影响,导致成像图像与理想图像之间发生变形及比例失调等畸变,摄像机标定及畸变校正技术作为视觉测量系统的先决条件,其算法的稳定性及精度直接决定了测量精度。只有真实的图像,才能反映物体的真实形态,本文主要研究了双目立体视觉测量系统的摄像机标定及畸变校正技术。通过分析双目视觉数学模型及三维测量原理,搭建了基于时域编码的双目立体视觉测量系统。采用基于均方差的边缘保留滤波算法对视觉图像进行降噪滤波,通过直方图均衡化实现图像增强,提出了基于加速分段检测的FAST算法进行特征信息提取。针对摄像机标定问题,提出了基于共面交叉圆的双目视觉标定法,利用提取的交叉圆椭圆轮廓计算圆环点坐标,进而获得两摄像机的内参数及其之间的位置关系,该标定算法无需人工干预且精度较高。针对畸变校正处理,提出将摄像机标定转化成一个全局寻优问题,采用基于约束条件的稀疏光束法平差算法实现参数的优化。在完成特征图像预处理、摄像机标定及畸变校正处理后,通过对比实验及实验精度验证,结果表明两摄像机内参数的平均绝对相对误差小于3.45e~(-6),平均重投影误差约为0.1像素,数据精度较高,证明了该系统实验方法的可行性和理论正确性。