基于双目立体视觉的三维信息获取技术研究

【摘要】： 立体视觉是计算机被动测距领域中一种最重要的距离感知技术。从立体视觉技术诞生至今,经过30多年的发展,立体视觉在机器人视觉、航空测绘、军事应用、医学诊断及工业检测中的应用越来越广。双目立体视觉是立体视觉的一个重要的分支。它直接模拟人类视觉处理景物的方式,可以在多种条件下灵活地测量景物的立体信息。对它的研究,无论是从视觉生理的角度还是在工程应用中都具有十分重要的意义。 本课题围绕双目立体视觉中摄像机标定、图像校正、立体匹配、三维重建等关键技术开展研究,主要完成了如下工作: 首先,对国内外双目立体视觉技术的研究现状、研究方法等进行了归纳和总结,分析了各方法的优点和不足之处,为本文的研究工作奠定了重要的基础。 其次,详细介绍了摄像机针孔模型、透视变换标定方法和基于透视投影矩阵的立体图像校正方法,然后进行了摄像机的标定实验,得出了双目摄像机的内外参数。 再次,研究了局部立体匹配算法及加速技术,探索了实际应用中的匹配策略,分析了局部立体匹配算法中窗口大小对匹配结果的影响,研究了动态规划算法以及可信度传播算法在立体匹配中的应用,并对基于可信度传播的立体匹配算法进行了改进,实验结果表明,改进后的算法需要较少的迭代次数就可以收敛,并且降低了误匹配率。 最后,介绍了不同摄像机配置下的空间点重建方法,并利用双摄像机平行配置实现了室内场景的重建。