双目计算机视觉三维尺寸检测与精度分析

【摘要】视觉是人类认知和获取信息的重要途径。计算机视觉利用计算机技术来模拟生物的视觉功能,对客观世界中的三维场景进行识别、感知和理解,并从图像中还原客观世界景物或物体的三维信息,实现可视化仿真的一门学科。其最终目的就是使计算机能够拥有如人的双眼一样的观察、理解周围环境的功能。双目立体视觉是计算机视觉领域的一个重要分支,它通过在不同位置的两个摄像机或通过移动来达到同样效果的一个摄像机的观察,对同一景物或物体进行拍摄,通过所得的图像获取其三维信息,定量确定其空间性质,为物体重建提供依据。它在生产自动化、测量检验、工业制造、医学和军事等领域有着十分重要的研究价值和广泛的应用前景。本文依据双目立体视觉的系统结构研究了关于摄像机标定、立体标定、立体匹配和三维信息获取等关键技术,重点分析了基于SURF特征的立体匹配算法。该算法虽然在速度方面有较好的性能,但精确度不佳。本文对该算法进行了改进,并通过搭建实验平台分析和对比了算法的实验结果,验证的算法的可行性。本文的研究内容主要有以下几个方面：(1)研究摄像机成像的数学模型、标定原理及双目立体视觉中的极线几何原理,首先利用张正友标定法对两台摄像机分别进行标定,计算两台摄像机各自的内部参数和外部参数,然后通过立体校正使得两幅图像极线行对准,两台摄像机的几何结构为平视双目立体结构。(2)研究基于SURF算子的立体匹配原理和方法,特征点的检测和提取、特征向量的生成和特征点的匹配方法和判定,并对该算法进行改进,采用SURF算子与小波变换相结合的方法实现双目立体视觉系统的快速匹配,剔除误匹配点,降低误匹配率。(3)搭建双目立体视觉深度信息采集实验平台,基于OpenCV库编程开发系统软件,实现图像采集、摄像机标定、立体校正、图像立体匹配等系统功能。为了验证此系统的有效性,设计三维信息提取实验,实验表明系统具有较好的可行性。
【作者】赵冲；
【导师】徐杜；
【作者基本信息】广东工业大学，电子与通信工程（专业学位），2014，硕士
【关键词】双目立体视觉；摄像机标定；立体匹配；SURF特征匹配；

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