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《广东工业大学》 2011年
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双目视觉三维测量技术研究

陈济棠  
【摘要】:计算机视觉是一门新兴的技术,而基于计算机视觉的测量技术作为一种非接触式的先进测量技术,具有精度高、效率高、成本低等诸多优点,有着广阔的应用前景。双目立体视觉是计算机视觉的一个重要分支,其原理是由不同位置的两台摄像机或者一台摄像机(CCD)经过移动或旋转拍摄同一幅场景,通过计算机空间点在两幅图像中的视差,获得该点的三维坐标值。 由于双目测量具有一定的三维测量精度和测量的实时性,且花费的代价较其他方法要小的多,所以,双目视觉在测量方面应用广泛。除了对实际物体的测量之外,在其他领域的应用也取得快速发展。采用双目视觉测量,仅需从两幅对应图像中抽取必要的特征点的三维坐标,其信息量少,处理速度快,有利于提高检测精度,尤其适于动态情况。 随着计算机与机器人技术的发展,双目的研究逐渐深入。从以前的射线三角定理发展到现在的平行校正定理,优化了搜索匹配点的方法,实现了对图像进行平行化后可以快速的匹配方案,简化了深度信息的还原公式。双目视觉现在已经普遍应用于三维定位装置,为CNC加工提供三维运动轨迹信息,同时可以为机器手的装配工作提供三维信息。目前热门研究的应用包括体感游戏、虚拟屏幕(可以在空间对屏幕进行操作)、机器人识路等。本文从角点的提取、摄像机标定、图像预处理,特征提取、立体匹配、平行校正以及目标空间定位几个方面对双目三维测量技术开展研究。 本文主要研究工作有:提出一种在保持原有边缘信息的基础上减小噪声的图像预处理方法,提出并编程实现一种平整度的测量方法,编程实现了双目视觉系统的标定以及三维物体的测量。 本文由六个章节构成。 第一章为绪论部分,主要介绍了此课题的来源、研究的意义、研究内容和国内外发展的状况。 第二章主要介绍了计算机视觉系统、图像预处理方法,以及双目立体视觉和三维重构。 第三章从光学的物理特性推导出数学模型,介绍了内参与外参的概念,为标定建立一种从物理世界到数学的模型。介绍了几种经典的标定算法,并给出详细的算法过程,为三维还原建立了基础。 第四章分析了几种图像预处理方法,从图像预处理出发,对拍摄得到的图像进行优化,使图像特征更明显,最后利用经典Harris算子提取出角点亚像素信息。除此之外,还介绍了几种经典的标定方法,并分析其优劣和详细的算法过程。从而为第五章的匹配的正确率提供了保障。 第五章首先介绍图形特征的几种描述方法以及其匹配的方法,接着重点介绍了SIFT算法的应用,并给出匹配的结果。 第六章重点讲解了平行校正原理,对第二章标定的结果进行平行校正,校正后的图像简化了深度的测量方法。紧接着给出了两种被测物体的三维测量实验数据的实例,实验结果证明标定结果可靠,三维还原信息准确。
【学位授予单位】:广东工业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:TP391.41

【引证文献】
中国硕士学位论文全文数据库 前7条
1 刘建媛;立体视觉对子母弹散布面积的测量研究[D];中北大学;2012年
2 汪瑶;双目计算机视觉三维检测技术研究[D];广东工业大学;2012年
3 何川;高压输电线路视频监控技术研究[D];北京交通大学;2012年
4 刘腾;基于核的跟踪算法研究[D];南京邮电大学;2013年
5 金理钻;基于双目视觉的黄瓜采摘机器人关键技术的研究[D];上海交通大学;2013年
6 王珂玮;基于双目立体的目标测量[D];吉林大学;2013年
7 卢传泽;双目立体视觉三维信息获取技术研究[D];广东工业大学;2013年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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中国硕士学位论文全文数据库 前2条
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【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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中国重要会议论文全文数据库 前10条
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10 熊薇薇;吴怀宇;;一种改进的角点检测算法[A];中国计量协会冶金分会2009年年会论文集[C];2009年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 王兴梅;水下声纳图像的MRF目标检测与水平集的轮廓提取方法研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
2 孔凡芝;引线键合视觉检测关键技术研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
3 王文标;基于视觉测量的快速再制造成形系统关键技术研究[D];大连海事大学;2010年
4 王义文;钢球表面缺陷检测关键技术研究及样机研制[D];哈尔滨理工大学;2010年
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7 王富治;视觉检测的几个关键问题研究[D];电子科技大学;2011年
8 俞凯;计算机书法若干关键技术研究[D];浙江大学;2010年
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10 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
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 代宏伟;布里渊散射水下探测目标的自动识别[D];南昌航空大学;2010年
2 陈忠翔;基于立体视觉的三维重建方法研究[D];南昌航空大学;2010年
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6 田守东;基于雷达图像的目标检测技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
7 林华云;蒸汽发生器检修机械臂的视觉测量研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
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【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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中国博士学位论文全文数据库 前4条
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2 黄国祥;RGB颜色空间及其应用研究[D];中南大学;2002年
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10 朱作付;基于DES和RSA算法的数据加密传输系统的设计和实现[D];苏州大学;2005年
【二级引证文献】
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1 周刘兵;黄硕;;基于HSI彩色模型的图像降维技术[J];现代电子技术;2013年14期
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1 卢传泽;双目立体视觉三维信息获取技术研究[D];广东工业大学;2013年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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1 李红艳;图像低信噪比小目标检测与跟踪算法研究[D];西安电子科技大学;2000年
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3 盛慧;链编码技术及区域标定自动机在图像处理中的应用[D];华东师范大学;2004年
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6 任蕾;摄像机自标定及三维重建方法研究[D];上海海事大学;2003年
7 黄振宇;移动机器人视觉系统的研究与应用[D];华中科技大学;2004年
【相似文献】
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1 本报记者 魏刚;机器人明星ASIMO访京[N];北京科技报;2009年
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7 周佳立;双目立体视觉及三维反求研究[D];浙江大学;2009年
8 侯跃谦;计算机视觉测量结构件尺寸技术[D];吉林大学;2011年
9 杨建玺;骨科手术导航系统的研究[D];上海大学;2007年
10 邱雪娜;基于视觉的运动目标跟踪算法及其在移动机器人中的应用[D];华东理工大学;2011年
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8 钟左峰;双目视觉下运动目标的轨迹生成与分析[D];广东工业大学;2011年
9 石波;基于小波相位基元的机器人双目视觉深度信息获取研究[D];山东科技大学;2005年
10 李美菊;投影数字散斑双目视觉系统的立体匹配[D];四川大学;2005年
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