基于立体视觉的测量系统的设计与实现

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1、朵击种成赛ＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹＯＦＥＬＥＣＴＲＯＮＩＣＳＣＩＥＮＣＥＡＮＤＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹＯＦＣＨＩＮＡ专业学位硕±学位论文ｉＭＡＳＴＥＲＴＨＥＳＩＳＦＯＲＰＲＯＦＥＳＳＩＯＮＡＬＤＥＧＲＥＥｒ、吻化－．Ｉ■＼Ｓ＾论文题目基于立体视觉的测量系统的设计与实现觀瓦专业学位类别工程硕±＇学号２０１３２２０１０５４４作者姓名刘中正畐Ｉ教授指导教师傅志中Ｊ独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的

2、研究工作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加Ｗ标注和致谢的地方夕ｈ论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示谢意。看＞？２作者签名：＾中史日期：年《月日论文使用授权本学位论文作者完全了解电子科技大学有关保留、使用学位论文的规定，有权保留并向国家有关部口或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权电子科技大学可ｙｘ将学

3、位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索、缩印或扫描，可采用影印、等复制手段保存汇编学位。论文（论此）保密的学位文在解密后应遵守规定签：签：作者名扛导师名Ｈｆ＾：曰月曰期年各６分类号密级注1UDC学位论文基于立体视觉的测量系统的设计与实现（题名和副题名）刘中正（作者姓名）指导教师傅志中副教授电子科技大学成都（姓名、职称、单位名称）申请学位级别硕士专业学位类别工程硕士工程领域名称电子与通信工程提交论文日期2016.03.17论文答辩日期2016.05.20学位授予单位和日期电子科技大学20

4、16年6月答辩委员会主席评阅人注1：注明《国际十进分类法UDC》的类号。DESIGNANDIMPLEMENTATIONOFMEASUREMENTBASEDONSTEREOVISIONAMasterThesisSubmittedtoUniversityofElectronicScienceandTechnologyofChinaMajor:MasterofEngineeringAuthor:LiuZhongzhengAdvisor:AssociateProfessorFuZhizhongSchool:SchoolofCom

5、munication&InformationEngineering摘要摘要近年来数字图像处理技术不断发展进步，机器视觉已经在现实生活中的诸多领域扮演着重要的角色，受到了广泛的关注与重视。在测量方面，利用仿生学的双目系统可以充分发挥其作用。相互关联的两个相机拍摄同一个物体时，根据特征点提取和匹配，可以计算出这些点的深度信息。实现双目立体视觉的平台可以是摄像头+PC机，或者采用专用集成电路来实现。由于PC机有不利于携带的缺点，而专用集成电路也有诸如开发周期长、成本昂贵、不易于修改的弊端。随着现场可编程逻辑门阵列的快速发展，其

6、处理能力日益强大，随着sopc的出现，使得FPGA实现复杂算法成为可能。因此在FPGA平台上实现双目视觉算法，有着很大的研究意义。本文的主要研究内容如下：1．本文引入了计算机视觉中常用的四种坐标系。分析了双目视觉中的两种模型：双目相交模型和双目平行模型。双目平行模型测距原理较为简单，然而摆放要求过高，因此本文采用双目相交模型。通过公式推导及几何关系，确定双目相交模型的测距公式。分析双目系统中的各个参数对双目系统精度的影响。2．本文分别讨论了在没有畸变和有畸变条件下的成像模型，给出了在考虑畸变情况下的双目测距公式；概述了摄

7、影标定法和自标定法，详细介绍了张氏标定的原理；通过张氏标定及matlab工具箱完成了单个相机的内外参数的标定，以及双目相机的立体标定，给出了标定参数。3．本文设计了双目视觉的硬件系统，给出了系统的框架图。分析了相机的各种初始化方式，完成了对相机的初始化操作。因为双目视觉系统要求两个相机采集的画面需要同步，因此需要对相机进行同步操作。本文通对通用接口的操作，完成了对相机的同步化。完成了用DDR3对视频数据的存储，用VERILOG编写了视频的高斯滤波模块。4．在NIOSII上实现了对图像的特征点检测和匹配。并与matlab检

8、测与匹配的结果进行对比，分析正确率。通过NIOSII计算出匹配到的特征点的深度，并与实际深度进行对比，分析实验精度。关键词：双目视觉，双目标定，SIFT算法IABSTRACTABSTRACTAsdigitalimageprocessingtechnologydevelopveryfast,machinevisionp