微操作系统中微观对象三维立体形状重构研究

研究基于体视显微镜的微操作系统中微观对象的三维立体形状重构问题．体视显微镜的两子光路具有对称性和微小的差异性，差异性是影响微观对象重构准确性的重要因素．文中使用不同的参数序列描述两子光路的对称性和差异性，建立从二维图像空间向三维物空间映射的视觉模型，使用弱视差描述微观立体图像的相关性．通过实验分析视觉模型在三维物空间X，Y，Z三个方向上的重构精度，平均值分别为0．74％，1．98％和6．66％，重构了平面样品和曲面样品的三维立体形状．     

微操作机器人显微视觉系统研究

分析了显微视觉系统的基本原理和组成，给出了其在微操作领域的应用现状，提出了显微视觉系统亟待解决的一些关键问题，并对这些关键问题的解决方案进行了探讨。提出并设计了一种面向亚毫米级微零件装配的基于正交方式实现的立体显微视觉方案，形成对三维微装配空间的立体监视，系统的精度为2．5μm，满足了微装配要求。     

基于计算机三维立体视差映射的双目立体成像研究

基于计算机三维立体视差映射的双目立体成像涉及计算机视觉、模式识别、计算机图形学等领域中许多具有挑战性的研究问题。主要存在的问题是所成的立体图像仍不够逼真和自然,人们对人眼的功能以及双目立体成像模型的了解还不够彻底,立体图像对的获取还有一些难题没有得到较好的解决。该文提出了一种已建三维模型的情况下立体图像生成方法。介绍了三维软件中如何利用摄像机对象生成双目立体图像,研究了影响立体效果的几个重要因素,包括目标摄像机与三维模型的位置关系、镜头距离、成像位置的控制等内容。这些工作基于计算机三维立体视差映射的双目立体成像推向深入,也为双目立体成像在可视化立体展示中的应用提供了理论和技术上的支撑。     

立体图像对的生成

获取同一场景的立体图像对是实现双目立体成像的一个关键问题。提出了一种在三维场景已经建好的情况下生成立体图像对的方法。该方法根据双目立体视觉的原理，利用3DS MAX中的摄像机对象对场景中的物体进行坐标变换和透视投影变换，分别生成左眼视图和右眼视图。实验结果表明，两个目标摄像机与三维模型的位置关系以及基线长度是影响立体效果的重要因素，改变目标摄像机与三维模型的位置，可以分别生成正视差、负视差的立体图像对，当AB与CO的比例参数为0.05时，生成的立体图像对的立体效果较佳。     

基于多路显微视觉的微零件自动对准策略

基于对显微视觉系统成像特点的分析,针对搭建的微装配实验平台,提出了一种基于三路显微视觉的微零件自动对准策略,实现了毫米级复杂几何结构微零件的自动对准.基于显微视觉成像模型,推导了基于多路显微视觉的微零件运动控制的图像雅可比矩阵,证明了显微视觉引导下位置控制的图像雅可比矩阵为常数,并通过微零件的主动运动,实现了对图像雅可比矩阵的在线自标定.采用增量式PI(比例-积分)控制方式实现了对微零件快速有效的运动控制.实验结果验证了所提方法的有效性.     

基于网格变形的从图像重建三维人脸

从图像重建高质量三维人脸一直是计算机视觉和图形学的一个重要研究问题.不同于传统的基于立体匹配的窄基线多视几何和数据驱动的人脸形变方法,提出一种结合网格变形技术和立体视觉原理的、从图像重建高质量三维人脸模型方法.给定从不同视角拍摄的几幅人脸图像,基于健壮图像特征获得可靠的相机外部参数和稀疏三维点;在此基础上,提出一种结合几何细节保持和图像一致性约束的三维人脸变形算法重建三维人脸,通过对人脸模板的网格变形,使得变形人脸在多幅图像中的可见投影具有一致性的图像颜色强度.基于模板的人脸变形可以有效地解决三维模型成像中的遮挡问题,采用健壮估计法消除噪声、离群点和光照对目标函数收敛性的影响,对目标函数的多次非线性优化求解进一步改进了人脸重建的质量.采用合成人脸图像和真实人脸图像重建三维人脸的实验结果表明,文中算法可以从几幅宽基线图像重建高质量的三维人脸模型.     

基于双目立体视觉的机器人定位系统设计与实现

针对传统工业机器人预先示教或单目视觉引导应用的局限性,提出一种基于双目立体视觉的机器人定位系统设计,获取目标物体在空间中的三维信息。该系统设计基于ABB机器人执行系统,使用TCP触碰标定板的方式完成双相机的标定,采用SIFT斑点算法获取工件的特征,结合Opencv3.4.1库,基于图像特征点对左右相机获得的图像进行立体匹配,得到物体的三维点坐标,引导机器人实现抓取。     

基于双目视觉的运动目标跟踪与测量

在研究融合运动目标位置预测的Mean Shift跟踪算法和双目立体视觉中的空间点定位算法的基础上,基于双目视觉设计了双目立体视觉运动目标跟踪和测量系统,并在所进行的跟踪与测量实验中,提取了运动目标质心的三维坐标序列,实现了对目标深度和速度的测量。     

人眼立体视觉空间与虚拟三维空间的几何映射关系理论分析

虚拟三维空间是现实世界的数字化三维空间,而人眼立体视觉空间则是人眼视觉系统对于现实世界或虚拟世界所形成的三维立体构象。传统上人眼直接观察现实世界,确立了人眼立体视觉空间与现实世界之间的几何对应关系。而人眼立体视觉空间与虚拟三维空间是否也存在对应的几何关系？以人眼立体视觉和虚拟三维场景为研究对象,根据双目视差原理,论述了人眼立体视觉的几何模型及视觉三维模型的表示形式。通过分析虚拟空间三维点元、屏幕视差及网膜视差等三者之间的内在几何关系,利用矩阵代数建立了虚拟空间与视觉空间之间的几何映射关系。这一映射关系表明视觉三维模型与虚拟三维模型之间存在一一对应关系,也反映了人眼视觉系统在虚拟空间中的可测量性质。本文创新性之处在于得到了视觉三维模型的完整表示,突破了传统上立体显示的定性感知,提供了定量分析的基础。这一工作对于在虚拟空间中的立体体验、虚拟交互以及立体测量等实践活动具有一定理论参考价值。     

基于立体视觉的目标姿态测量技术

基于动态场景分析的计算机视觉系统尤其是对运动目标的运动参数测量已成为计算机视觉研究的热点;建立了基于双目立体视觉的目标姿态测量系统,使用两个摄像机在不同视角对同一目标进行拍摄,采用DLT方法对摄像机标定;对拍摄到的图像进行去噪、滤波,通过立体图像匹配得到特征点在两幅图像中的同名点,姿态参数求解结合DLT算法和立体图像匹配算法,实现了对目标姿态参数的测量,得到了目标的三维姿态信息;实验结果表明,该测量系统结构简单,计算量小,具有较高的测量精度.     

双目显微立体视觉系统标定方法研究

针对显微立体视觉系统光路标定问题,设计并实现一种适合显微立体视觉系统的两步标定方法。首先,对单子光路进行初步的标定,获得放大倍率;然后,以光学工作距离为定值约束,求解内参数;再进行第二步标定求解外参数。对3个常用物镜倍率的体视显微镜进行了标定,获得了双光路的焦距、相对位置、倍率等参数的均值、标准差与相对误差,并用左右位移相对平移偏差验证了标定的准确性。研究的显微立体视觉系统标定方法为分析微沟道的半遮挡问题奠定了实验基础。     

视觉模型标定中的高精度图像特征提取算法

针对平面网状标定样板建立了一种获取图像特征的高精度提取算法．经过亚像素边缘提取和边缘跟踪等步骤,区分开样板图像中的十字线与小方块,确定十字线的中心线与小方块的中心点,获得精确的图像特征．对噪声仿真图像和真实图像进行处理,并给出了实验结果．     

基于双目立体视觉避障的四旋翼飞行器设计

将双目立体视觉技术融入四旋翼飞行器设计,通过两个在相对水平位置上的单目相机模拟人的眼睛,在双目立体视觉测距系统上经过图像采集、双目矫正、双目立体匹配等步骤得到视差结果,计算出深度信息并进行三维重构,实现四旋翼飞行器一键起飞、定高、定点巡航、悬停及自主避障。实验结果表明,所设计的飞行器响应速度快,跟随性能好,定位精度较高。     

Epipolar geometry for prism-based single-lens stereovision

In order to simplify the design and implementation of a stereo vision system, prism has been used to capture stereo images with a single camera. This kind of system not only provides advantages over traditional two-camera stereo, but also reduces the complexity and cost of acquiring stereoscopic image. This paper investigated the characteristics of epipolar geometry for a single-lens prism-based stereovision. The prism was considered as a single optical lens. By analyzing each plane individually and then combining them together, an affine transformation matrix which can express the relationship between an object point and its image was derived. Then, the homography between object point and its image was established. Finally, the epipolar geometry as well as the epipolar rectification method was proposed. Experimental results verify that rectification of the image pair based on our proposed model can achieve better performance with much less geometric distortion.     

人脸立体模式识别

简单回顾了人脸识别技术,在分析立体视觉理论的基础上,描述了三维人脸图像模式构建机理和信号小波滤波思想,介绍了贝叶斯统计识别理论的工作原理,将其应用于立体人脸识别。给出了基于DSP的三维人脸识别系统设计思想。     

一种基于SIFT特征的机器人环境感知双目立体视觉系统

针对双目立体视觉系统在机器人环境感知领域中存在的立体匹配以及测量精度问题,设计一种基于SIFT特征的双目立体视觉测量系统.利用SIFT特征良好的旋转、尺度、光照不变性等特性,有效地解决双目立体视觉系统的匹配问题,同时将SIFT算法在由FPGA和DSP组成的嵌入式系统上实现,显著地提高测量系统的实时性.提出一种基于二次多项式的误差补偿方法,对系统的测量结果进行补偿,弥补双目立体视觉系统测量误差随测量距离增加而增加的不足,从而提高系统测量精度.通过实际的测量实验、移动机器人环境感知实验以及与现有双目立体视觉产品的对比实验结果表明,系统能够很好地解决双目立体视觉的立体匹配和精度问题,并且能较好地应用于移动机器人环境感知任务中.     

基于双目内窥镜的散斑三维重建系统研究

传统的内窥镜只能提供清晰的图像,无法进行三维测量和三维重建.该文提出一种基于立体视觉原理的双目内窥镜系统,用于实现三维测量和三维重建,并开发了一套基于双目内窥镜的散斑三维重建系统.为了提高系统的标定精度和三维重建质量,该文提出一种高精度双目内窥镜标定参数优化方法及基于光轴双次旋转的立体校正算法.其中,测量系统由一个结构...     

RBF网络在立体视觉系统中的研究

摄像机标定、立体校正以及三维表面重建是立体视觉研究的重要内容。论文充分利用RBF网络的泛函逼近以及插值能力,将其应用于以上三个方面。在摄像机标定过程,通过将标定平面放置在有效视场内的多个位置,得到一组完备的样本,经过RBF网训练后,将立体视觉的几何成像关系存储于网络中;在立体校正过程,利用极线性质,由RBF网络确定图中的一组极线,然后通过求解极值问题来确定极点位置,最后用优化方法解出校正变换矩阵;在三维重建过程,利用摄像机标定中建立的视觉模型,重建出与图像信息相一致的三维表面。与传统方法相比,该算法具有重建速度快,运算精度高,过程简易明了等优点。通过对实际的视觉系统进行实验,证明了该算法的正确性和有效性。     

基于显微图像散焦特征的微操作机器人深度信息提取

提出了一种单目显微视觉下微操作机器人深度信息的快速提取方法，通过计算微操作空间中 X-Y平面的散焦图像特征，表征图像清晰程度，从而获得机械手在Z方向的深度信息．实验 特征曲线证明方法简洁快速，有效的反映了微操作深度信息的变化和机械手在纵向的运动特 性．