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第一章绪论
第一章绪论
互课题来源及选题背景
自然界的物体都是三维的,人类通过两眼获得物体的三维立体信息。但一般
的摄影系统只能把三维的物体以二维的形式保存、记录下来,同时丢掉大量的信
息。计算机立体视觉指的就是运用计算机技术和光学手段在获取的一幅或多幅图
像中还原出被摄物体的立体信息,获得三维数据值。由于计算机立体视觉技术在
军事、航空、航天、机器人导引、目标识别和工业检测等各种领域有着广泛的应
用前景,所以它是当今国际上的热门课题之一,美国、日本、德国、加拿大等发
达国家早在年代末就开始投入大量资金进行这方面的研究,且提出了许多新
的测量原理和方法,我国在近几年也开始有一些研究成果。现有的立体视觉测量
的方法主要有双目立体视差法、莫尔条纹法傅里叶变换轮廓法、位相测
量法、主动三角形法、几何光学聚焦法、飞行时间法等。
其中双目立体视觉测距系统正是基于立体视差测距原理,它是利用两相对固
定的摄像头,从不同位置采集到两幅图像,经过匹配特征点得到视差,然后计算
出目标的三维信息,它是三维测量的一种重要方法。虽然双目立体视差法是最传
统的一种立体视觉测量方法,但在这一方面的研究这些年并不多,随着计算机技
术和传感技术的发展,使得它结构更加简单、使用更加方便,又具有较高的检测
精度和检测速度,使它具有了应用于军事、航空、航天、机器人导引、目标识别
和工业检测等各种领域的广泛前景,有必要对双目立体视觉测距方法做进一步的
研究。
本课题来源于某项目建设,就是从实际应用角度出发,针对空中目标的双目
立体视觉侧距进行研究,寻求具有高速并行采集和处理思想的双目立体视觉的测
量方法,要从理论和实验角度对双目立体视觉方法进行研究,其间要针对空中目
标特性的匹配方法进行研究,对测量精度和距离分辨率进行分析,寻求一种切实
有效的测量方法。
立体视觉研究概况
立体视觉的开创性工作是从年代中期开始的,美国的完成的
三维景物分析工作,把过去的二维图像分析推广到了三维景物,标志着立体视觉
技术的诞生,并在随后年中迅速发展成为一门学科,特别是年代末,
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空中目标的双目立体视觉测距
创立的立体视觉计算理论对立体视觉的发展产生了重大影响,经过这些年的研
究,在军事、航空、航天、机器人导引、目标识别和工业检测等各种领域应用越
来越广泛,研究方法从早期的统计相关理论为基础的相关匹配,发展到现在有很
强生物学背景的特征匹配,从串行到并行,从直接依赖于输入信号的底层匹配到
依赖于特征、结构、关系和知识的高层次处理,性能不断提高,其理论处在不断
发展和完善之中。从当前的发展方向来看,其发展方向可归纳如下
以全面的观点将立体视觉系统的各个模块联系起来,充分挖掘内在信息。
综合利用各种技术,多传感器融合,包括综合使用不同的匹配方法和主
动式、被动式单目视觉技术等,提高技术的性能。
由传统的双目视觉向多目视觉,完全静态的视觉向动态视觉发展,通过
增加信息输入降低视觉计算的难度。
向智能化发展,建立基于知识的、模型的和规则的立体视觉方法。
系统的实算用法性向。并行化发展,采用并行流水线机制和专用的信号处理器件,增强
强调场景和任务约束,针对不同的应用目的,优化选择各部分,建立有
目的的和面向任务的立体视觉系统。
现在国际上以计算机视觉为主题的会议有国际计算机视觉会议工,国
际计算机与模式识别会议,国际模式识别会议,欧洲计算机视觉
会议与亚洲计算机视觉会议。以计算机视觉为主要内容的国际
刊物也很多,如
、、
等。
立体视觉系统一般可分为图像采集、摄像系统标定、特征选择与提取、立体
匹配、深度确定和内插个步骤。图像采集的方式很多,主要取决于应用的场合
和目的摄像系统标定是为了确定摄像头的位置、属性参数和成像模型,以便确
定空间坐标系中物体点同它在物像平面上像点的对应关系特征提取是为了得到
匹配赖以进行的图像特征,由于目前尚没有一种普遍适用的理论可用于图像特征
的提取,从而导致了立体视觉研究中的匹配特征的多样性,常见的匹配特征主要
有点状特征、线状特征和区域特征等立体匹配是立体视觉中的核心问题,也是
难点问题,对于任何一种匹配方法,其有效性有赖于个问题的解决,即选择
正确的匹配特征,寻找特征间的本质属性及建立能正确匹配所选特征的稳定算
法已知立体成像模型和匹配视差后,三维信息的测量是很容易的,影响距离测
量精度的因素主要有摄像系统标定误差、数字量化效应、特征检测与匹配定位精
第一章绪论
度等内