基于立体视觉的几何体三维数据测量系统设计.rar

摘 要:计算机视觉被认为是计算机科学和人工智能的一个分支，计算机视觉就是用机器代替人的眼睛和大脑，对客观世界进行感知和解释的技术.该系统的首要目标是使计算机具有通过两幅二维图像认知周围的三维环境信息的能力.这种能力可以使计算机能够感知三维环境中物体的几何信息.因此，自从计算机视觉这门科学出现以来就成为计算机科学的重要研究领域之一并且发展十分迅速.

在查阅大量资料的基础上，本文利用双目视觉定位技术，实现了对目标的识别与定位.首先，采用一种线性求解与非线性优化相结合的方法实现摄像机的单目标定.该算法简单易行、计算速度快、所需设备简单、实用性好.最后通过试验说明了该方法的有效性.其次，以数字图像处理为基本手段，结合数据融合理论，研究了基于特征的立体匹配方法，采用了适合本课题实时性要求的图像预处理方法.进行目标特征提取时，针对具有规则几何特征的目标，提取目标几何中心特征，然后用外极线约束对左右图像所提取的特征点进行匹配.最后，结合摄像机标定结果和所提取的特征点，采用摄像机成像逆变换方法对目标特征点进行深度恢复，从而对目标进行定位.

双目立体视觉是一种对目标点进行准确快速定位行之有效的方法，通过对双目立体视觉系统标定、立体匹配等关健技术的研究，经过标定的双目立体视觉系统实时获取的左右两幅图像可以计算出相应的三维坐标，设计开发了一种可以广泛应用的双目立体视觉系统.实脸表明该双目视觉系统设计具有良好的实用价值.

关键词：计算机视觉；摄像机标定；特征提取；立体匹配

目录

摘要

ABSTRACT

第1章 绪论-1

1.1课题背景-1

1.2课题的研究意义-1

1.3国内外的研究状况-1

1.3.1 国外的研究状况-1

1.3.2 国内的研究状况-2

1.4研究主要内容-2

1.5本章小结-3

第2章立体视觉概述-5

2.1立体视觉-5

2.1.1立体视觉简介-5

2.1.2视觉系统组成-6

2.2硬件系统-8

2.2.1计算机控制中心-8

2.2.2摄像头-8

2.3 软件系统-8

2.3.1Matrox图像卡软件编程简介-8

2.3.2软件设计框架-9

2.4 实验系统-9

2.5  本章小结-9

第3章 摄像机标定-11

3.1 坐标变换-11

3.1.1摄像机模型-11

3.1.2图像坐标系、摄像机坐标系、世界坐标系-12

3.2摄像机传统标定法-14

3.2.1利用最优化算法的摄像机标定方法-15

3.2.2利用透视变换矩阵的摄像机标定方法-15

3.2.3Tsai的两步法-15

3.3张正友标定法-16

3.3.1标定原理-16

3.3.2标定算法设计-17

3.4本章小结-19

第4章 图像采集与处理-21

4.1图像采集-21

4.1.1MIL常用函数库-21

4.1.2图像采集实现方法-21

4.2图像处理-22

4.2.1二值化处理-22

4.2.2挖空处理-23

4.3本章小结-23

第5章 立体匹配-25

5.1特征提取-25

5.2立体匹配-25

5.2.1双目匹配基本原理-25

5.2.2 立体匹配的程序实现-26

5.2.3对线、面匹配的深入探讨-27

5.3本章小结-28

第6章 设计总结-29

6.1设计中误差分析-29

6.2存在的问题和对未来的展望-29

6.3结束语-29

参考文献-30

致  谢-32