双目立体视觉系统的研究.docx

双目立体视觉系统的研究摘要随着视觉神经学、计算机技术、图像处理技术以及人工智能技术等的发展,使得机器人模仿人的视觉系统成为可能。为了重建三维场景,研究了基于双目摄像机的双目立体视觉系统。融合人的眼睛处理视觉景物的方式,获取三维场景的深度信息。通过双目摄像头获取了被测物体不同位置的两幅图像,通过采集卡将图像信息传输给计算机,计算机通过图像预处理、选取颜色空间、图像分割、特征提取、立体匹配、三维重建等图像处理,真实再现了三维场景的几何信息。关键词三维场景立体视觉特征提取立体匹配中图分类号::A文章编号:1674-098X(2016)01(b)-0000-000引言人类获取外界世界的信息70咻源于视觉系统。视觉是人们观察、认识世界的主要手段。当人分别用左眼和右眼去看同一个东西时,物件的距离和空间感会变得不一样。这是因为人体的两只眼睛位置不同,令每只眼睛看出来的影像有所差异。当左右眼睛同时看东西时,所看到的影像传到脑部时,脑部会将两个影像合二为一,形成对物体的立体和空间感,即双目立体视觉。双目立体视觉系统就是利用视差原理通过成像设备获取被测物不同位置的两幅图像,利用计算机对这两幅图像进行图像处理,计算图像对应点的位置偏差,恢复和重建被测物三维几何信息。它融合两只眼睛获得的图像并观察它们之间的差别,可以获得明显的深度感,即可计算出物件的三维几何信息。1双目立体视觉系统双目立体视觉系统由双目摄像机、图像采集卡和计算机组成。双目摄像机包括两个摄像头,可以从不同的位置采集被测物的两幅图像。图像采集卡是双目摄像机和计算机之间的桥梁,图像采集卡可以将双目摄像机采集到的图像信号转换成数字信号传输给计算机,并保存在计算机的硕盘里。计算机是图像处理的中心,主要通过算法完成。通过图像预处理、图像分割、特征提取、立体匹配等图像算法处理,解算出被测图的三维几何信息,同时进行三维场景的重建。2双目立体视觉原理当一个摄像机拍摄图像时,由于图像中的像素点坐标相对于真实的世界坐标并不是唯一的,会造成深度信息的丢失。融合两只眼睛获得的图像并观察它们的差别,可以获得明显的深度感。因此,使用双目摄像机的两个摄像头同时拍摄同一场景,可以得到两幅图像,通过两幅图像的差别就可以获取三维世界坐标中的深度信息。如图 1所示,真实三维空间中任意一点P(XWYWZW,通过一个摄像机成像以后可以得到P点在成像平面上的投影点A1(X1,Y1),摄像机光心为O1点。但是相反,如果知道摄像机成像平面上的投影点A1(X1,Y1)是无法知道这一点对应空间的位置,因为丢失了深度信息,只能知道空间点在投影点 A1和摄像机光,L、O1连接的直线上。如果通过两个摄像机,通过光心 O1和O2测虽P点,会得到P点在平面上的两个投影点A1(X1,Y1)和A2(X2,Y2),投影点和对应的摄像机光心连接会得到空间的两条直线,即空间点位于这两条直线上,则空间点即为两条之间的交点P点,而且可知这一点是唯一的。,使得图像质虽下降,给图像识别造成困扰,因此在图片进行算法之前需经过图片预处理。图像预处理的目的是去除传输过程中带来的图片干扰,增强图片中被测物。图片预处理的好,会更有利于图片中被测物的特征提取及立体