基于宽基线立体视觉的远距离三维重建

针对月球车视觉导航中远距离场景的三维重建问题,提出一种基于相机自标定的宽基线立体视觉方法.该方法首先提取立体图对的SIFT特征并进行匹配,得到特征点对应关系;再使用外极线几何约束描述立体图像校正的直射变换,对其Sampson误差使用LM算法求得最小二乘最优解,完成相机参数估计和图像校正;对校正后的图像使用种子像素视差扩张算法进行宽基线立体匹配,根据匹配得到的视差完成目标场景三维重建.实验表明,该方法解决了月球车相机的现场标定难题,并能够解决宽基线立体视觉面临的光照差异、透视畸变、遮挡等问题,对远距离山脉等自然场景的三维重建效果良好,重建精度较高.     

会聚式相机获取的视差图像的梯形失真校正

为了消除会聚式相机所拍摄的视差图像中由于梯形失真引入的垂直视差,基于立体成像时同一深度的物点应具有同一水平视差且不存在垂直视差的原理,提出了在相机拍摄场景中的某一深度放置标定板并以中相机所拍摄的标定板图像作为参考视筹图像来校正其他待校正视筹图像的方法.以标定板特征点在待校正视差图像及参考视差图像中的坐标值建立待校正视差图像在校止前后的坐标映射关系,并通过图像采样得到校正后视差图像.实验结果表明,该方法有效地减小甚至消除了视差图像中的垂直视差,具有可行性,对提高立体显示效果具有指导意义.     

基于RANSAC算法的立体视觉图像匹配方法

针对大尺寸立体视觉测量中存在较大视差和透镜畸变等因素导致极线约束匹配率低的问题,提出了将图像校正与随机采样算法相结合的立体视觉图像匹配方法.对立体图像对进行线性校正,建立初始匹配点集;采用随机采样算法估计图像对之间的基本矩阵,恢复原始图像对之间的对极几何约束关系,剔除初始匹配点集中未匹配和误匹配的特征点,从而获得精确的匹配点集.该方法已应用于合成孔径雷达(SAR)大型可展开微波天线网面的实际测量,匹配率高于96%.     

多目立体视觉三维重建系统的设计

针对工业产品质量检测过程中产品三维表面的重建问题,提出一种基于多目立体视觉三维重建方法.设计了一套由八个直线分布的工业相机构成的三维重建系统方案.首先通过图像采集模块,在八个不同方向对目标物体进行图像采集.其次对采集到的图像进行预处理,其中包括图像背景抑制和目标物体分割.然后通过相机标定模块,对八个相机进行标定,获得它们的内外参数,并结合Harris角点检测及高斯差分检测算法对预处理后的图像实现特征点提取.在此结果上,再利用三角形法对提取到的特征点进行匹配和校正.最后采用泊松表面重建方法准确地获取和优化角点,并找到角点特征的匹配点,从而对物体进行三维表面的精确重建.实验结果表明,设计的系统能够重建出静止物体的局部三维表面,重建结果中的物体表面完整,结构清晰,表面上的字符重建完整,能够很好地进行识别.     

月球车视觉系统立体匹配算法

为了满足月球车视觉系统实时性和可靠性的要求,提出了一种基于点和边缘特征提取的立体匹配算法.首先采用高斯滤波和有限对比适应性直方均衡化(CLAHE)方法对校正后的立体图像对进行预处理,以削弱噪声和对比度的影响.其次研究了图像的SIFT特征点和边缘特征提取和匹配方法,以获得月球车周围的环境概貌和障碍物信息.最后将匹配成功的...     

基于单相机和投影仪的静态物体三维数字化研究

物体的三维重建是计算机视觉领域一项重要的研究内容.在单相机和投影仪系统下实现对静态物体的三维重建,首先利用张正友相机标定原理完成对相机和投影仪的标定,然后将格雷码投影到被测物体上,用相机进行图像采集.对采集到的图像进行阴影检测和像素点匹配,最后通过三角化实现物体表面三维点云重建.实验结果证实了本文方法具有可行性.     

基于柱面反投影算法的三维物体表面纹理重建

从图像中提取纹理用作纹理映射是三维重建的常用方法之一,然而通过相机获取的照片纹理经常存在失真变形．不能直接用于纹理映射,故需要研究失真纹理的校正针对圆柱面物体提出一种柱面反投影算法,将物体在圆柱面上的影像纹理投影到二维视平面上显示,并用线性插值算法对缺损的像素值进行插值校正,然后利用SIFT（Scale Invariant Feature Transform）尺度不变特征点匹配算法对校正后的纹理图像进行特征点提取与匹配,最后采用加权平滑算法实现图像的拼接,从而得到宽视角的纹理图像．实验表明,利用上述方法能够有效地生成三维重建所需的纹理．     

基于特征匹配算法的双目视觉测距

距离测量作为障碍物检测以及路径规划的前提和基础是机器人研究领域的一个重要分支。在众多测距方法中,由于双目立体视觉具有信息丰富、探测距离广等优点被广泛应用。本文将改进的SIFT特征匹配算法应用到双目视觉测距与标定系统中。首先建立双目视觉测距模型,测量值由空间物点在左右摄像机下的像素坐标值决定;其次根据该模型的特点提出了基于平行光轴的双目立体视觉标定方法;最后利用改进的SIFT特征匹配算法,提取匹配点的像素坐标完成视觉测距。实验结果表明,根据测量数据对障碍物进行三维重建,相对距离与真实场景基本吻合,能够有效地指导机器人进行避障。     

可控特征点对以及RANSAC的监视系统外参估算方法

为了提高基于机器视觉的监控系统的精度,立体视觉信息作为一种鲁棒性很高的参数被引入监控算法中.立体视觉信息的引入使得外参求解成为影响监控结果的一个重要环节.现存的应用于监视系统的外参自动估算方法均采用立体视觉中外参求解的方法.这些方法普遍存在特征点的数目完全由场景决定特点.为了解决在大部分监视系统应用的场景中,因为背景较为空旷、基线较长同时相机对之间的旋转量较大,由场景提供的特征点数量非常有限,导致计算结果并不理想这一问题,提出了一种基于视频序列的RANSAC外参求解方法.该方法不仅利用RANSAC算法有效的剔除外点,而且根据可控特征点对的动态性,利用时间上的积累获得了充足的位置可控、数量可控的可控特征点对,并据此得到精度较高的外参结果.根据实验,该方法可以将三维重建误差降低近50%.     

基于极线校正逆变换的立体匹配算法研究

匹配是立体视觉中一个重要问题,它通常是在图像极线校正的基础上实现的.常用的校正方法会造成投影变换后图像拉伸不均匀,从而影响后续模板匹配的精度.为此提出一种基于极线校正逆变换（反校正）的立体匹配方法,它以校正后的图像进行开窗搜索,但针对窗内的图像坐标进行反校正,提取校正前的像素灰度值,最后进行模板匹配.仿真和实验结果证明,文中提出算法的匹配效果比较理想,生成的视差图要比传统算法精确.     

3D reconstruction method based on contour features

To guarantee the accuracy and real-time of the 3D reconstruction method for outdoor scene, an algorithm based on region segmentation and matching was proposed. Firstly, on the basis of morphological gradient information, obtained by comparing color weight gradient images and proposing a multi-threshold segmentation, scene contour features were extracted by a watershed algorithm and a fuzzy c-means clustering algorithm. Secondly, to reduce the search area, increase the correct matching ratio and accelerate the matching speed, the region constraint was established according to a region''s local position, area and gray characteristics, the edge pixel constraint was established according to the epipolar constraint and the continuity constraint. Finally, by using the stereo matching edge pixel pairs, their 3D coordinates were estimated according to the binocular stereo vision imaging model. Experimental results show that the proposed method can yield a high stereo matching ratio and reconstruct a 3D scene quickly and efficiently.     

自适应窗口和半全局立体匹配算法研究

针对区域立体匹配算法中匹配窗口的选择和在图像中视差不连续、弱纹理区域误匹配率较高的难题,提出了一种自适应窗口和半全局算法相结合的立体匹配算法.该算法先通过基于灰度的自适应窗口算法计算初始匹配代价,然后利用相邻像素之间的视差梯度作为约束,采用半全局立体匹配算法以得出视差图.最后对左右视差图进行左右一致性遮挡检测,获得精确的稠密视差图.针对不同的图像信息采用自适应窗口和半全局算法相结合的立体匹配算法,剔除、修正了视差不连续、弱纹理区域的误匹配点,得到匹配效果较好的视差图.实验结果表明:该算法有效降低了视差图在视差不连续、弱纹理区域和遮挡处的误匹配率.     

基于立体视觉的三维空间入侵检测

针对平面视频监控无法感知运动物体深度的缺点,提出了基于立体视觉进行三维空间入侵检测的理论和方法。采用双目平行摄像系统,基于立体校正后的左右图像进行视差计算,并在视差图的基础上直接对运动物体做入侵判别;同时,设计了三维敏感区域的设置和报警策略。为了加快计算速度,采用一种基于下采样块匹配的方法来计算代价空间,最后用快速的局部动态规划输出视差图。在计算某目标的实际视差时,与目标的运动区域检测相结合,以减小计算误差。实际测试结果表明,该方法可以有效地探测到三维空间的运动目标入侵。     

基于激光线扫描的双目立体视觉测量方法研究

为实现工业中汽车、飞机、骨骼和模具外形等物体的三维重建,介绍了基于激光线扫描的双目立体视觉三维测量系统.2个摄像机同时摄取一个扫描激光光条图像,经过图像预处理、光条特征点提取、图像匹配,利用视差计算出光条上所有点的坐标值,即光条处物体的三维信息.通过坐标系之间的转换把各光条统一到同一世界坐标系下,得到整个物体的三维重建.利用该系统对一标定块进行测量,空间距离误差小于0.1 mm,并对鼠标进行扫描测量,得到其表面的三维数据,基本满足逆向工程的要求.     

区域的实时立体匹配的改进算法

针对在立体匹配研究领域中弱纹理区域的匹配问题,文中提出了一种基于区域的实时立体匹配改进算法.采用匹配测度函数像素灰度差的绝对值和（Sum of Absolute Differ-ence,SAD）,通过平均误差阈值算法检测出高误差能量;针对遮挡区域造成的不可信视差预测点,进行误差能量计算;利用滤波加速算法减少计算匹配窗口相似性复杂度,既降低了误匹配率,又提高了算法的运行速度.实验结果表明,改进算法的误匹配像素百分比明显减小,且能满足系统对实时性的要求.     

双目移动机器人立体匹配算法

提出一种基于图像分割和可信点的双目移动机器人立体匹配算法,首先采用纹理检验分割算法对双目移动机器人获得的左右图像进行分割,确定低纹理和纹理相似区域;然后通过SIFT特征匹配点得到可信点视差;其次采用SAD区域匹配加速算法得到初始视差;最后依据SIFT特征匹配点的分布、初始视差和最小距离分类器对图像分割块进行视差处理,同时对于较小的图像分割块进行BLOB滤波处理来获取较高精度的视差图.实验结果表明,本算法能有效解决双目移动机器人周边环境中的低纹理和纹理相似视差精度差的问题,可快速准确识别障碍.     

一种新的基于DoG的立体匹配算法

针对双目立体匹配中由于噪声和遮掩的影响产生模糊视差点的问题,提出了一种新的基于difference of gaussian(DoG)的立体匹配算法.该算法在the sumof absolutes(SAD)算法提取初步视差图的基础上,采用DoG算法来分析噪声等对视差图的影响,通过设定阈值筛选出模糊点,最后使用多重视差假定算法修补模糊点.实验证明,在SAD算法的基础上使用该算法可获得较好的匹配效果.     

利用双目视觉视频的实时三维裸手手势识别

为了解决三维裸手手势识别算法识别率低、易受类肤色物体干扰的问题,提出一种利用双目视觉视频的三维裸手手势识别算法．首先依据双目视觉原理推导出三维空间内手势深度与手势面积的关系,基于此关系对三维手势进行快速识别．为进一步降低算法复杂度,根据极线约束规则提出一种只计算手势质心匹配点的立体匹配算法．实验结果表明,与现有算法相比,所提算法性能在处理速度、识别准确率、鲁棒性方面均有明显提高．同时,提出的算法具有较强的开放性,可进一步根据需求定义、添加需识别的三维手势．