基于雙目立體視覺的三維重建系統(tǒng)關鍵技術研究.pdf

1、雙目立體視覺主要研究運用兩個攝像機對同一景物從不同位置拍攝成像并根據(jù)幾何原理如何實現(xiàn)三維場景的恢復。隨著計算機技術的快速發(fā)展，雙目立體視覺成為了計算機視覺領域的一個研究熱點并被廣泛的應用于智能機器人、生產(chǎn)自動化、醫(yī)學等很多領域。因此開展本課題的研究工作具有重要的理論意義和實用價值。 本文以Marr視覺理論為基礎，重點對雙目立體視覺系統(tǒng)的攝像機標定、立體匹配、三維重建等關鍵技術進行了研究。在攝像機標定部分，考慮到實驗儀器和實驗環(huán)境

2、的實際情況，采用了標定精度高、步驟簡單的Tsai兩步標定法，以獲取攝像機的內(nèi)部、外部參數(shù)；在立體匹配方面，重點研究了基于區(qū)域匹配的灰度相關匹配算法。針對固定窗口區(qū)域匹配算法在深度不連續(xù)處容易產(chǎn)生相對較大匹配誤差的問題，提出了一種局部最優(yōu)的自適應窗口匹配算法，算法中提出的新的相似性測度函數(shù)和四方向線型掩模的采用不僅減少了噪聲影響，而且提高了匹配準確度，整數(shù)圖像技術的引入將匹配時運算量降低為一常數(shù)。同時，為了進一步提高匹配精度，采用矩形窗口

3、作為匹配基元，還對一種全局最優(yōu)的基于遺傳算法的立體匹配算法進行了改進。上述兩種匹配算法可分別用于對實時性和精確性有特別要求的場合；在完成攝像機標定和立體匹配后，再采用簡化的空間點坐標計算公式計算得到其三維坐標，進而對物體進行三維重建，最后用OpenGL可視化輸出。 為了實現(xiàn)對真實場景的三維重建以及驗證所提出算法的可行性，本課題還構建了相應的硬件實驗平臺和軟件實驗系統(tǒng)，其中軟件實驗系統(tǒng)包括圖像預處理、攝像機標定、立體匹配、三維重建