收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

双目立体视觉深度感知与三维重建若干问题研究

罗桂娥  
【摘要】:双目立体视觉是计算机视觉研究领域的重要分支之一,它通过直接模拟人类视觉系统的方式感知客观世界,广泛应用于微操作系统的位姿检测与控制、机器人导航与航测、三维非接触测量及虚拟现实等领域。因此,对双目立体视觉的深度感知与三维重建中的若干问题进行研究具有一定的理论价值和十分重要的现实意义。论文围绕双目立体视觉系统摄像机标定技术、匹配策略与匹配算法、深度信息提取及后续处理、重建方法等重点与难点问题展开研究。论文的主要工作包括以下几个方面。 (1)在对传统摄像机标定方法进行分析的基础上,提出基于棋盘平面方格的半自动摄像机标定方法。该方法以Tsai的两步标定方法为基础,对单个摄像机先进行线性求解,再对该解进行基于最大似然标准的非线性求精;考虑到镜头径向畸变,采用非线性优化方法提高标定精度;最后采用所求的单个摄像机的旋转矩阵以及平移向量进行双目摄像机的标定。该标定方法只需要摄像机拍摄模板平面在两个以上不同方向的图像,模板可以自由的运动,无需其运动的参数。实验结果表明该标定方法灵活,操作简单,且能满足实验精度的要求。 (2)针对区域匹配的速度与精度以及匹配窗口大小难以选择等问题,提出一种基于窗口代价函数的自适应窗口立体匹配算法。为了解决抗噪与视差不连续处误匹配问题,将ρσ(n)函数与四方向线形掩膜技术相结合构造新的相似性测度函数;根据匹配窗口内误差均值、误差方差及大窗口偏移来确定窗口内的像素是否都具有相同视差来构造窗口代价函数,由此窗口代价函数确定匹配窗口尺寸,形成自适应窗口;引入整数图像技术以提高算法的计算效率;为了实现区域匹配全局最优,将遗传算法引入到所设计的自适应窗口匹配算法中。实验结果表明,所提出的匹配算法能较好解决视差不连续区域和遮挡区域的误匹配问题,提高了匹配精度。 (3)为了利用区域匹配视差图的致密性以及特征匹配视差图的鲁棒性,将两种算法结合起来提出了一种基于Harris角点与区域联合的立体匹配算法。针对经典Harris角点检测算子对尺度比较敏感的缺点,提出了一种具有尺度不变特征的Harris角点提取方法,该方法以尺度空间为基础,将空间和尺度两个域中的极值点确定为角点;为了满足不同尺度下提取角点特征的要求,对Harris的图像亮度自相关矩阵M增加了尺度自适应的处理;针对特征匹配得到视差图稀疏问题,结合区域匹配算法以及视差梯度约束,获得致密的视差图像。实验结果表明,所提出的联合的匹配算法可得到致密的视差图,并在边缘等视差不连续区域可获得较好的匹配精度,验证了算法的有效性和可行性。 (4)针对由于匹配误差及标定偏差等原因带来深度图不平滑,深度图的边界与物体边界不对齐等问题,提出一种深度图像结合原始图像的三步联合双边滤波的深度后处理方法,该方法先对原始图像进行双边滤波,再结合原始图像对深度图像进行双边滤波,最后,将两次得到的双边滤波结果再次联合对深度图像进行双边滤波。深度的感知测量与三维重建是立体视觉的最终目标,对基于双目视差的非接触式3D测量与深度提取方法进行了研究与推导,在基于MFC的OpenGL开发平台上,采用局部三维Delaunay的网格构造算法,对标准图像库以及实测数据进行深度提取与三维重建。实验结果表明,所提出的深度后处理方法能有效地实现深度平滑与图像对齐,三维重建较好的直观效果也表明所提出的标定方法、匹配方法以及深度后处理方法的可行性和有效性。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 程黄金;;双目立体视觉系统的技术分析与应用前景[J];电脑知识与技术;2011年09期
2 张文明;刘彬;李海滨;;基于双目视觉的三维重建中特征点提取及匹配算法的研究[J];光学技术;2008年02期
3 黎鹏;刘其洪;雷鸣;徐文斌;;基于立体视觉的大型工件尺寸测量的研究[J];微计算机信息;2008年33期
4 唐勇;陈涛;吕梦雅;;基于匹配效率和计算精度提升的双目三维树干重建算法改进[J];燕山大学学报;2009年01期
5 滕世明;王森;许志闻;;基于结构光和序列图像的三维重建方法[J];吉林大学学报(信息科学版);2009年04期
6 曾照华;张永梅;;基于正面和侧面照片的三维人脸建模[J];机械工程与自动化;2008年01期
7 李亚峰;秦开怀;;一种双目立体视觉算法的GPU实现[J];计算机工程;2006年10期
8 徐刚;张文明;楼凤伟;李海滨;刘彬;;基于网格点投影灰度相似性的三维重建新方法[J];光学学报;2008年11期
9 刘佳音,王忠立,贾云得;一种双目立体视觉系统的误差分析方法[J];光学技术;2003年03期
10 文怀兴;刘晓红;;智能挖掘机器人控制系统的研究[J];机械设计与制造;2010年10期
11 何海;汤春林;孙华燕;;双目立体视觉在模型姿态监测中的应用研究[J];计算机技术与发展;2006年11期
12 罗丹;廖志贤;;基于OpenCV的双目立体视觉测距[J];大众科技;2011年04期
13 余辉;林勇;;基于网格的仿人形机器人双目立体视觉研究[J];教育理论与实践;2007年S1期
14 周文晖;杜歆;叶秀清;顾伟康;;基于FPGA的双目立体视觉系统[J];中国图象图形学报;2005年09期
15 张瑞峰;张巍;;改进双目视觉在柴油机缸盖毛坯检测中的应用[J];电子测量技术;2011年08期
16 杨丽娟;李伟红;赵丽艳;;双目立体视觉中的一种运动目标检测算法[J];北华航天工业学院学报;2008年04期
17 熊俊涛;邹湘军;邹海鑫;陈荫乐;卢俊;;结合机器视觉的采摘机械手的定位仿真研究[J];计算机工程与应用;2011年24期
18 付强;王春平;;一种点目标三维重构的新算法[J];科学技术与工程;2008年03期
19 周宏甫;张宗宝;;排爆机器人双目立体视觉系统设计[J];机电工程技术;2008年03期
20 王涛;谢少荣;潘智昊;罗均;;基于双目立体视觉的摄像机外参数快速在线自标定算法[J];机械工程师;2009年01期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 唐文冰;张彦娥;张东兴;李民赞;;基于双目立体视觉的玉米雄穗识别与定位研究[A];中国农业工程学会2011年学术年会论文集[C];2011年
2 吴雪梅;;采摘机器双目立体视觉系统的标定[A];中国农业工程学会2011年学术年会(CSAE 2011)论文摘要集[C];2011年
3 李华;;一个基于双目立体视觉的便携式三维扫描仪[A];中国图象图形学学会立体图象技术专业委员会学术研讨会论文集(第三期)[C];2009年
4 蒋路帆;刘博;白相志;周付根;;术中放疗计划软件的开发及其关键技术研究[A];第十一届中国体视学与图像分析学术会议论文集[C];2006年
5 付为森;滕光辉;李志忠;;基于双目立体视觉技术种猪体高测量研究[A];2007年中国农业工程学会学术年会论文摘要集[C];2007年
6 杜鹏宇;程素森;;无钟高炉布料测试新技术及料面三维图像重建[A];2008年全国炼铁生产技术会议暨炼铁年会文集(下册)[C];2008年
7 任小芳;黄玉美;;移动机器人的双目立体视觉导航[A];制造技术自动化学术会议论文集[C];2004年
8 张珺;易文中;;螺旋CT扫描三维重建对小儿气管、支气管异物的诊断价值[A];全国中西医结合耳鼻咽喉科学术会议论文汇编[C];2005年
9 汤春林;;双目立体视觉在模型姿态非接触测量中的应用研究[A];第十二届全国图象图形学学术会议论文集[C];2005年
10 王建平;;螺旋CT多平面和三维重建在骨关节创伤中的应用[A];2009中华医学会影像技术分会第十七次全国学术大会论文集[C];2009年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 罗桂娥;双目立体视觉深度感知与三维重建若干问题研究[D];中南大学;2012年
2 赖小波;机器人双目立体视觉若干关键理论问题及其技术实现研究[D];浙江大学;2010年
3 刘斌;基于双目立体视觉的大锻件尺寸在位测量关键技术研究[D];燕山大学;2010年
4 张晓玲;远距离运动物体动态参数测试技术的理论和实验研究[D];天津大学;2005年
5 叶南;基于机器视觉的板料成形性能分析关键技术及系统实现[D];南京航空航天大学;2010年
6 孙向军;场景三维重建的若干关键技术研究[D];南京理工大学;2004年
7 林亚华;胸主动脉夹层的血液动力学研究[D];第二军医大学;2006年
8 阚江明;基于计算机视觉的活立木三维重建方法[D];北京林业大学;2008年
9 陈泽志;由非定标图像序列重建和测量三维物体[D];西安电子科技大学;2002年
10 李七渝;人体大脑数字解剖模型构建及可视化研究[D];第三军医大学;2004年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 魏春苗;数码相机双目立体视觉的三维重建[D];兰州理工大学;2011年
2 韩坤芳;基于双目立体视觉的物体形状重建[D];浙江大学;2011年
3 黄艳;基于双目立体视觉的摄像机标定和三维重建[D];云南大学;2010年
4 鲁金忠;基于图像的产品外型三维重建的基础研究[D];江苏大学;2003年
5 于希娟;双目立体视觉技术的理论研究与程序实现[D];华北电力大学(北京);2004年
6 霍薪;基于双目立体视觉的三维场景重建研究[D];大连理工大学;2010年
7 张元元;基于双目立体视觉的无线柔性坐标测量技术研究[D];南京航空航天大学;2010年
8 朱军军;双目立体视觉系统摄像机标定方法及控制系统研究[D];扬州大学;2010年
9 孙慧;用双目立体视觉技术重建电器触头立体图象[D];河北工业大学;2002年
10 段华;基于双目立体视觉的计算机三维重建[D];南京航空航天大学;2003年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 本报记者 叶青 通讯员 粤科宣;病人家属也可操刀“做手术”[N];广东科技报;2011年
2 许清;CT技术怎样还原古人类脑?[N];科技日报;2008年
3 徐亚静;可视化中药揭秘[N];中国医药报;2004年
4 朱冰;重建真实树木三维模型实现重要突破[N];中国高新技术产业导报;2008年
5 南方医科大学珠江医院肝胆科主任 方驰华 孙健 鲁朝敏 胡琼珍整理;临床手术演习场 可视化仿真手术系统[N];健康报;2009年
6 吉新;3D为何让人身临其境[N];人民邮电;2011年
7 孙晓素 孙健;珠江医院“主动服务”方便看病[N];南方日报;2008年
8 本报记者 邱江勇;3D电视给你一个绚“视”界[N];中国电子报;2011年
9 南京军区南京总医院医学影像中心 王骏;医学影像新技术[N];科技日报;2004年
10 陈锦屏 常保东 宋海霞;切除巨大肾母细胞瘤[N];健康报;2006年
中国知网广告投放
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978