基于双目立体视觉的三维信息获取技术研究

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1、武汉科技大学硕士学位论文第1页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

2、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问点重建方法，并利用双摄像机平行配置实现了室内场景的重建。关键词：双目立体视觉；摄像机标定

3、；立体匹配；三维重建第1I页武汉科技大学硕士学位论文AbstractStereovisionisoneofthemostimportantdistanceperceptivetechnologiesinthefieldofcomputerpassiveranging．Afteritwasbona,withmorethan30yearsdevelopment,stereovisionhasbeenwidelyusedinroboticvision,aerialmapping，militaryapplication,medicaldiagnosisandindustrialdetection．B

4、inocularstereovisionisoneoftheimportantbranchesofStereovision．Itsimulatessceneprocessingofhumanvisiondirectly,SOitCanmeasurethe3Dinformationofscenesflexiblyinvariousconditions．ResearchofBinocularstereovisionhasgreatsignificanceforvisionphysiologyandengineeringapplication．Thispaperfocusesonkeytechni

5、quesofbinocularstereovision,suchascameracalibration,imagerectification,stereomatching，3Dreconstruction,andmainworksareaccomplishedasfollowing：Firstly,thepresentsituationandresearchmethodsofbinocularstereovisioninourcountryandabroadareelaboratedandsummarized，advantagesanddefaultsofeachmethodalealsoa

6、nalyzed，andallthismakeanimportantbasisfortheresearchinthepaper．Secondly,pin-holecameramodel，perspectivetransformcalibrationandstereoimagerectificationbasedonperspectiveprojectionmatrixareintroducedindetail，thencanleracalibrationexperimentiscarriedout，andinternalandexternalparametersofbinocularc．atn

7、ll∞aareobtained．Thirdly,localstereomatchingalgorithmandaccelerationtechniquesareresearched,matchingtacticsinactualapplicationareexplored，effectofthewindowsizeoflocalstereomatchingalgorithmonmatchingresultsi