基于双目视觉的医疗机器人摆位系统测量方法

为了实现精确放疗过程中精确定位和肿瘤位置的精确测量,建立了基于双目视觉的医疗机器人摆位测量系统,并对系统所采用的摄像机标定方法、标记点识别及其三维坐标计算、摆位系统的位置验证等算法进行研究。建立基于双目视觉的医疗机器人摆位测量系统;提出了一种对摄像机采用基于平面棋盘格和立体标定模板相结合的摄像机标定新方法;采用Roberts梯度算子对图像分割的方法,识别标记点中心并计算其三维坐标;通过比较基于双目视觉计算和三维坐标测量仪器测量的各个标记点三维坐标的摆位误差,实现放疗过程中位置验证和精确摆位。实验结果表明:摄像机的标定精度为36.5×10-3 mm和各个标记点的三维坐标平均偏差为δX=0.573mm、δY=0.495mm、δZ=0.430mm,测量方法可获得较高的标定精度和摆位精度,能满足精确放疗对高精度摆位系统的临床需求。     

基于双目视觉的三维人脸识别算法

针对传统三维人脸识别算法的复杂性,提出了一种新的三维人脸识别算法。该算法以双目立体视觉系统为基础,通过调整左、右摄像机与人脸的相对位置,完成人脸二维图像的采集,然后利用主动形状模型(Active Shape Model,ASM)技术对采集的二维图像进行特征点自动定位,并结合摄像机的内外参数得出特征点的三维坐标,从而避免了复杂的人脸三维重建;再利用人脸关键特征点的三维信息计算特征点距离矩阵,提取三维人脸几何特征;最后利用反向传播神经网络进行识别。实验结果表明,该算法简捷、快速,且具有较高的正确识别率,是一种经济、实用的三维人脸识别算法。     

基于双目视觉的三维人脸识别算法北大核心

针对传统三维人脸识别算法的复杂性,提出了一种新的三维人脸识别算法。该算法以双目立体视觉系统为基础,通过调整左、右摄像机与人脸的相对位置,完成人脸二维图像的采集,然后利用主动形状模型(Active Shape Model,ASM)技术对采集的二维图像进行特征点自动定位,并结合摄像机的内外参数得出特征点的三维坐标,从而避免了复杂的人脸三维重建;再利用人脸关键特征点的三维信息计算特征点距离矩阵,提取三维人脸几何特征;最后利用反向传播神经网络进行识别。实验结果表明,该算法简捷、快速,且具有较高的正确识别率,是一种经济、实用的三维人脸识别算法。     

两组双目立体深度图像信息融合与三维重建方法

获取工件目标的三维表面与深度信息是实现工业立体视觉应用的关键。提出一种将两组双目视觉系统结合的方法,对随机摆放的工件多方位采集图像并获得目标工件的三维表面点云。其中,两组双目视觉系统会根据NCC(Normalized Cross Correlation)匹配算法产生工作场景的两组视差图像,去噪分割之后对其立体深度信息进行提取,其过程中采用一种新颖的转换方法,视差图像中每个坐标位置的像素点的x、y、z方向的立体深度信息分别被转化为X、Y、Z图像中对应位置上像素的灰度值。采样两组立体深度数据,共同储存到标定完成的参考相机坐标系中达到信息融合的目的。最后,对随机摆放的工业工件进行了的三维重构实验,对于相互重叠、高度、姿势都不同的零件能较好的恢复出清晰的轮廓点云,在重叠区域也能产生较为明显的层次性。     

基于双目视觉的人体头部尺寸测量方法研究

为了CT系统进行定位片扫描时能够快速且准确的确定头部的扫描范围,提出了一种基于双目立体视觉的测量方法。方法能够在非接触环境下获取人体的头长和头宽。使用双目相机作为人体图像的采集设备,利用MATLAB、VS2017开发平台,使用张正友标定法标定双目相机获取相机内部参数。使用GrabCut图像分割算法对图像进行预处理,将前景的人体图像与背景分割。将立体校正后的左右图像通过SGBM算法进行立体匹配获得视差图,进而得到头部关键点的三维坐标,计算出人体的头长和头宽。实验结果表明该方法测量准确,误差小于1 cm。     

基于Harris-SIFT算法的双目立体视觉定位

针对基于尺度空间对图象保持不变性的SIFT算法在双目立体视觉应用时实时性差、误匹配等问题,提出一种运用Harris-SIFT算法进行双目立体视觉定位方法.通过介绍双目立体视觉的模型原理,利用Harris-SIFT算法从左右摄像机分别获取的图像中检测目标,并获取匹配目标的特征点,对两幅图像中目标物体的坐标标定,通过计算可得到目标物体的深度距离,还原其三维信息.实验证明,运用Harris-SIFT算法使该系统的实时性能和距离精度得到提高.     

双目测量系统的室内定位与重建

为了解决实测场景下光照变换及弱纹理区域对三维重建效果的影响,提出一种双目测量系统的改进AD-Census立体匹配算法进行室内目标物体的定位及三维重建。方法基于双目视觉测量原理,首先采用直方图均衡化、自适应阈值Canny边缘提取及膨胀等操作进行图像预处理,其次利用张正友标定法完成相机标定,通过立体校正去除相机畸变,基于梯度划分弱纹理及边缘区域来改进AD-Census立体匹配算法,最后用所改进算法生成的视差图,实现了室内物体的定位及三维点云重建。实验结果表明,本方法可以提高在弱纹理背景区域的匹配精度,在10 m测距范围内,相对误差不超过5%,在1.8 m处,测量误差较小,在保证精度的同时实现了室内目标场景轮廓的基本重建,视觉效果较好,可广泛应用于实际中。     

基于双目相机的光学高度测量系统

根据双目立体视觉模型,搭建一个实验室专用的高度测量系统。首先使用Matlab自带的工具箱对双目相机进行多次标定,获取实验所需的诸多参数,然后通过立体校正技术建立修正后的世界坐标与像素坐标之间的关系方程。在VS2015结合OpenCV的编程环境下,利用立体匹配算法和视差理论获取目标表面的三维空间信息。最后通过选定同一目标的2个特征点获取其空间坐标,达到高度测量的目的。实验结果显示,该系统能够有效实现真实场景下的三维信息测量。     

城市园林景观交错带空间格局三维重建系统设计

三维重建系统可重现城市园林景观交错带空间格局,为城市生态环境规划、城市空间布局提供有效的设计方式。城市园林景观交错带空间格局三维重建系统基于双目立体视觉原理采集园林景观格局的二维图像,根据两幅二维图像特征点得到对象的三维坐标点,构建三维点云模型;基于视口转换矩阵和屏幕坐标转换值世界坐标系中,采用三角网生长算法构建城市园林景观交错带空间格局Delaunay三角网格模型,经外观渲染与纹理映射后,完成城市园林景观交错带格局三维重建。系统测试表明,重建的三维城市园林景观交错带空间格局布局合理、外观逼真,体现了景观交错带的主要特征。     

基于双目会聚型立体摄像机的目标深度测量

目标物体的三维测量是双目立体视觉的一项重要任务。基于视差的平行摄像机模型是最常见的用于三维重建的双目摄像机模型。一般双目立体摄像机不是严格平行的,所以采用上述方式进行三维重建时需要进行极线校正。提出了一种新的用于三维测量的双目摄像机模型,该模型针对一般常见的非平行的会聚立体摄像机模型。采用该模型进行目标物体的三维测距时,根据摄像机标定得到的相对外参,即可快速得到目标物体的深度信息。同时,本文从分辨率的角度对提出的深度测量方法进行了精度分析。实验结果验证了提出方法的有效性和可靠性。