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

1、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Research on stereo vision depth measurement techniqu

2、es based on monocular bifocal imagingAbstractIn recent years, the monocular stereo vision system based on bifocal imaging is becoming an important branch of computer vision. Different with binocular stereo vision system, it only needed a video camera or other image acquisition equipment to get the d

3、esignated scene.Because the depth information of a special point is closely related to the imaging parameters and the images of object point, we can calculate the depth of the point by getting the cameras parameters and analyzing the objects relevant information in the images. This paper studies the

4、 non-contact depth measurement based on monocular vision, with the comprehensive application of the latest computer vision, computer graphics, theory of image processing and reconstruction of three-dimensional model. To get the depth of a point its distance to the lens, monocular vision system focus

5、 primarily on measuring the feature points vector lengths to the optical axis in the two images at different focal lengths, according to a certain geometry knowledge. This paper studies mainly on the monocular bifocal stereo vision measurement theory, image preprocessing and segmentation, zoom image

6、 feature extraction and matching, based on the area of monocular bifocal depth measurement to enhance measurement accuracy , and the main work includes the following aspects:1 、 Studying the technology of feature point extraction and matching ofthe three-dimensional images. According to the basic re

7、gistration principle, this paper induced and compared the typical feature extraction methods and the three-dimensional match algorithm, to get the conclusion of its present research situation and development trend. In this paper, some improvements are introduced to the SIFT match algorithm to enhanc

8、ed the match reliability, via reverse SIFT matching.III2 、 To solve the problems, such as frequent calibration with the focal changement, error with the cameras translation and rotation and so on, this paper proposed a particular method based on the object area the measuring technique, replacing the

9、 image point with the image area, which doesnt have to demarcate the principal point coordinates. By this way, the process of the tedious camera demarcation was avoided. Besides, themeasuring error is reduced, and the measuring accuracy is increased.Keyword: bifocus imaging；adaptive filtering; edge

10、detection; SIFT feature matching; image areaWritten by: Hongbo Liu Supervised by: Xunjie Zhao目录第一章 绪 论11.1 选题背景及意义11.2 计算机视觉深度测量方法的发展与国内外研究现状21.2.1 计算视觉理论框架的形成21.2.2 基于 Marr 理论的计算机视觉非接触深度测量研究31.3 本文的主要研究工作51.3.1 本文主要思路51.3.2 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72.1 引言72.2 立体视觉成像几何基础72.2.1 透视投影72.2.2 视觉系统坐标系

11、92.3 单目双焦立体视觉基本原理102.4 单目双焦立体视觉测距的实现方法112.4.1 单目立体图像获取112.4.2 图像预处理122.4.3 基于边缘检测的图像分割162.4.4 图像特征提取及立体匹配202.4.5 单目双焦测距实现方法212.5 单目双焦立体视觉深度测量的关键技术212.5.1 单目双焦深度测量误差分析212.5.2 特征点提取与匹配存在的主要问题222.5.3 摄像机频繁定标对测量精度的影响问题232.6 本章小结23第三章 双焦图像对中特征点的提取与匹配243.1 引言243.2 特征点提取方法243.2.1 基于轮廓线的方法243.2.2 基于图像灰度的方法2

12、53.3 特征点匹配算法253.3.1 匹配算法分类263.3.2 几种基于特征的匹配方法的应用263.4 本课题采用的二次 SIFT 特征匹配算法273.4.1 SIFT 特征检测与匹配283.4.2 二次 SIFT 特征匹配算法313.4.3 实验及结果分析323.5 本章小结34第四章 基于面积的距离测量354.1 引言354.2 Freeman 链码矢量分析法测目标图像面积354.3 基于面积的单目双焦深度测量384.3.1 目标面积的不变性384.3.2 基于图像面积测距公式的推导394.4 实验结果与分析404.5 本章小结42第五章 总结与展望435.1 总结435.2 展望44

13、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 m 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