顯微立體視覺(jué)中三維造型與初步測(cè)量研究.pdf

1、SLM(StereoLightMicroscope)顯微立體視覺(jué)系統(tǒng)由于可以通過(guò)視覺(jué)反饋實(shí)現(xiàn)高精度三維測(cè)量和定位，而被廣泛應(yīng)用于微觀研究領(lǐng)域?；赟LM的測(cè)量系統(tǒng)一般包括圖像采集、系統(tǒng)標(biāo)定、立體匹配、三維重構(gòu)、三維造型和三維測(cè)量六個(gè)步驟。本文根據(jù)視覺(jué)系統(tǒng)成像特點(diǎn)以及測(cè)量應(yīng)用的要求，主要從圖像預(yù)處理、立體匹配、三維造型和三維測(cè)量四個(gè)方面進(jìn)行了相關(guān)研究。 采集圖像質(zhì)量直接影響著立體匹配結(jié)果。在顯微視覺(jué)系統(tǒng)中，視覺(jué)系統(tǒng)硬件上的缺陷往往

2、直接影響著采集圖像的質(zhì)量。本文在分析視覺(jué)系統(tǒng)硬件的基礎(chǔ)上，對(duì)左右圖像進(jìn)行了歸一化處理，消除了左右圖像差異，并應(yīng)用SUSAN濾波方法降低了隨機(jī)噪聲所產(chǎn)生的影響。為了提高圖像匹配的準(zhǔn)確率，對(duì)圖像進(jìn)行SUSAN特征提取和基于信號(hào)的邊緣提取來(lái)獲得圖像的鮮明特征。 為了實(shí)現(xiàn)快速立體匹配，在分析了SLM顯微視覺(jué)系統(tǒng)成像模型的基礎(chǔ)上推導(dǎo)出左右圖像相關(guān)點(diǎn)的關(guān)系，在匹配中實(shí)行單方向搜索策略。實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證該方法在匹配速度上提高了至少一倍。同時(shí)，對(duì)彩色圖

3、像RGB三通道的顏色值、縱向梯度和顏色信號(hào)的幾何相似度進(jìn)行了綜合考慮，建立一種具有較強(qiáng)魯棒性的多特征匹配算子，實(shí)驗(yàn)表明該算子具有較高的準(zhǔn)確率。 誤匹配點(diǎn)的影響是三維造型中著重要解決的問(wèn)題。本文針對(duì)匹配點(diǎn)的特點(diǎn)，通過(guò)對(duì)散亂數(shù)據(jù)雙線性插值來(lái)解決其稀疏性，通過(guò)對(duì)散亂數(shù)據(jù)濾波處理來(lái)消除誤匹配點(diǎn)在三維造型中的影響。為了進(jìn)一步獲得光滑的三維表面，改進(jìn)了一種基于三向?yàn)V波的網(wǎng)格光順?lè)椒?，該方法在保存特征的同時(shí)實(shí)現(xiàn)對(duì)三維網(wǎng)格進(jìn)行光順處理。此外對(duì)重

4、構(gòu)數(shù)據(jù)進(jìn)行Delaunay三角剖分、網(wǎng)格優(yōu)化、B-B三角細(xì)化插值和紋理映射等操作實(shí)現(xiàn)了對(duì)測(cè)量目標(biāo)逼真地三維重建。 最后，本文分析了初始誤差在經(jīng)過(guò)視覺(jué)模型之后的變化，并對(duì)其進(jìn)行量化處理。通過(guò)統(tǒng)計(jì)方法對(duì)視覺(jué)系統(tǒng)的平均誤差、最大誤差進(jìn)行定性和定量分析。分析表明在顯微鏡景深范圍內(nèi)測(cè)量時(shí)，CCD的量化誤差所引起的相對(duì)誤差不超過(guò)2％。在實(shí)驗(yàn)中，對(duì)電阻的測(cè)量相對(duì)深度誤差為3.57％，絕對(duì)位置誤差為0.063mm；對(duì)微溝道的測(cè)量相對(duì)深度誤差為1