基于单目双焦成像的立体视觉深度测量技术研究Word文件下载.docx
《基于单目双焦成像的立体视觉深度测量技术研究Word文件下载.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《基于单目双焦成像的立体视觉深度测量技术研究Word文件下载.docx（61页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
在SIFT的匹配算法的基础上，本文作了一些改进。
通过逆向二次SIFT匹配，提高了匹配可靠性。
2、为了解决变焦拍摄图像时，摄像机需要频繁标定，并且随相机的平移、缩放和旋转，像点到主轴的距离测量误差偏大，影响测量精度和实时性等问题，本文提出了一种基于图像面积的不需标定主点坐标的测量方法，用图像的面积代替像点到主轴的距离，减少了相机频繁标定的繁琐环节，并且可减小测量误差，提高测量精度。
关键词：
双焦成像；
自适应滤波；
边缘检测；
SIFT特征匹配；
图像面积
作 者：
刘红波
I
指导教师：
赵勋杰
英文摘要
Researchonstereovisiondepthmeasurementtechniquesbasedonmonocularbifocalimaging
Abstract
Inrecentyears,themonocularstereovisionsystembasedonbifocalimagingisbecominganimportantbranchofcomputervision.Differentwithbinocularstereovisionsystem,itonlyneededavideocameraorotherimageacquisitionequipmenttogetthedesignatedscene.Becausethedepthinformationofaspecialpointiscloselyrelatedtotheimagingparametersandtheimagesofobjectpoint,wecancalculatethedepthofthepointbygettingthecamera’sparametersandanalyzingtheobject’srelevantinformationintheimages.Thispaperstudiesthenon-contactdepthmeasurementbasedonmonocularvision,withthecomprehensiveapplicationofthelatestcomputervision,computergraphics,theoryofimageprocessingandreconstructionofthree-dimensionalmodel.Togetthedepthofapoint–itsdistancetothelens,monocularvisionsystemfocusprimarilyonmeasuringthefeaturepoint’svectorlengthstotheopticalaxisinthetwoimagesatdifferentfocallengths,accordingtoacertaingeometryknowledge.Thispaperstudiesmainlyonthemonocularbifocalstereovisionmeasurementtheory,imagepreprocessingandsegmentation,zoomimagefeatureextractionandmatching,basedontheareaofmonocularbifocaldepthmeasurementtoenhancemeasurementaccuracy,andthemainworkincludesthefollowingaspects:
1、Studyingthetechnologyoffeaturepointextractionandmatchingof thethree-
dimensionalimages.Accordingtothebasicregistrationprinciple,thispaperinducedandcomparedthetypicalfeatureextractionmethodsandthethree-dimensionalmatchalgorithm,togettheconclusionofitspresentresearchsituationanddevelopmenttrend.Inthispaper,someimprovementsareintroducedtotheSIFTmatchalgorithmtoenhancedthematchreliability,viareverseSIFTmatching.
III
2、Tosolvetheproblems,suchasfrequentcalibrationwiththefocalchangement,errorwiththecamera’stranslationandrotationandsoon,thispaperproposedaparticularmethodbasedontheobjectareathemeasuringtechnique,replacingtheimagepointwiththeimagearea,whichdoesn’thavetodemarcatetheprincipalpointcoordinates.Bythisway,theprocessofthetediouscamerademarcationwasavoided.Besides,the
measuringerrorisreduced,andthemeasuringaccuracyisincreased.
Keyword:
bifocusimaging；
adaptivefiltering;
edgedetection;
SIFTfeaturematching;
imagearea
Writtenby:
HongboLiuSupervisedby:
XunjieZhao
目 录
第一章绪论 1
1.1选题背景及意义 1
1.2计算机视觉深度测量方法的发展与国内外研究现状 2
1.2.1计算视觉理论框架的形成 2
1.2.2基于Marr理论的计算机视觉非接触深度测量研究 3
1.3本文的主要研究工作 5
1.3.1本文主要思路 5
1.3.2本文的主要研究工作 6
第二章单目双焦立体视觉测量理论基础 7
2.1引言 7
2.2立体视觉成像几何基础 7
2.2.1透视投影 7
2.2.2视觉系统坐标系 9
2.3单目双焦立体视觉基本原理 10
2.4单目双焦立体视觉测距的实现方法 11
2.4.1单目立体图像获取 11
2.4.2图像预处理 12
2.4.3基于边缘检测的图像分割 16
2.4.4图像特征提取及立体匹配 20
2.4.5单目双焦测距实现方法 21
2.5单目双焦立体视觉深度测量的关键技术 21
2.5.1单目双焦深度测量误差分析 21
2.5.2特征点提取与匹配存在的主要问题 22
2.5.3摄像机频繁定标对测量精度的影响问题 23
2.6本章小结 23
第三章双焦图像对中特征点的提取与匹配 24
3.1引言 24
3.2特征点提取方法 24
3.2.1基于轮廓线的方法 24
3.2.2基于图像灰度的方法 25
3.3特征点匹配算法 25
3.3.1匹配算法分类 26
3.3.2几种基于特征的匹配方法的应用 26
3.4本课题采用的二次SIFT特征匹配算法 27
3.4.1SIFT特征检测与匹配 28
3.4.2二次SIFT特征匹配算法 31
3.4.3实验及结果分析 32
3.5本章小结 34
第四章基于面积的距离测量 35
4.1引言 35
4.2Freeman链码矢量分析法测目标图像面积 35
4.3基于面积的单目双焦深度测量 38
4.3.1目标面积的不变性 38
4.3.2基于图像面积测距公式的推导 39
4.4实验结果与分析 40
4.5本章小结 42
第五章总结与展望 43
5.1总结 43
5.2展望 44
参考文献 45
攻读硕士期间发表的论文 48
致 谢 49
第一章绪论
第一章绪论
1.1选题背景及意义
随着光电技术的发展，光电成像系统广泛的应用在跟踪和制导等军事装备中。
由于光电成像系统只能提供目标的角度信息，不能提供目标的距离信息，极大地限制了它的目标识别能力和在武器系统中的作战效能。
如果光电成像系统能够获取到目标的距离信息，既可以提高光电系统的跟踪精度，又能够提高系统自动识别目标的能力，还可以为其它武器系统提供重要的目标信息。
因此，光电成像测距技术一直以来倍受关注[1]。
此外，与传统的二维图像相比，物体的深度图像能够更加全面、真实地反映客观物体，提供更加丰富而准确的信息。
因此，深度测距技术日益成为科学分析、工业控制、生物工程和生物医学等方面研究的重要手段。
物体的深度测量主要包括接触式和非接触式两大类。
接触式测量的典型代表是三坐标测量机，这种测量方式以精密仪器为基础，综合应用光学、电子学、计算机和数控等先进技术，测量精度可高达μm级，是迄今为止最具通用性的传统坐标测量方法。
但是，该方法始终存在着一些无法克服的弊端,例如：
它采用点接触的测量方式，不适合柔软物体的测量，尤其不适用于那些测头不宜接触的表面；
对于较复杂的曲面，特别是组合曲面，自动跟踪存在一定困难
升级会员 