基于双焦的单目立体成像系统分析

讨论了基于双焦的单目立体成像模型,分析了在共轴模型下CCD成像离散性而导致的深度计算误差与镜头焦距及物点空间位置的关系,当镜头焦距增加时,可精确恢复深度增大,当物点距镜头光轴距离较远,即物点位于视场边缘时,深度计算误差较小;并根据双焦成像特点提出了相应的特征匹配方法,即采用与两焦距倍数相关的特征提取算子,并对匹配结果进行相应的深度计算及插值;文章最后给出了理想双焦图像对的相应实验结果,并探讨了实验误差的形成原因。     

Stereo Matching with Color-Weighted Correlation, Hierarchical Belief Propagation, and Occlusion Handling

In this paper, we formulate a stereo matching algorithm with careful handling of disparity, discontinuity, and occlusion. The algorithm works with a global matching stereo model based on an energy-minimization framework. The global energy contains two terms, the data term and the smoothness term. The data term is first approximated by a color-weighted correlation, then refined in occluded and low-texture areas in a repeated application of a hierarchical loopy belief propagation algorithm. The experimental results are evaluated on the Middlebury data sets, showing that our algorithm is the top performer among all the algorithms listed there.     

Vision-Based SLAM: Stereo and Monocular Approaches

Building a spatially consistent model is a key functionality to endow a mobile robot with autonomy. Without an initial map or an absolute localization means, it requires to concurrently solve the localization and mapping problems. For this purpose, vision is a powerful sensor, because it provides data from which stable features can be extracted and matched as the robot moves. But it does not directly provide 3D information, which is a difficulty for estimating the geometry of the environment. This article presents two approaches to the SLAM problem using vision: one with stereovision, and one with monocular images. Both approaches rely on a robust interest point matching algorithm that works in very diverse environments. The stereovision based approach is a classic SLAM implementation, whereas the monocular approach introduces a new way to initialize landmarks. Both approaches are analyzed and compared with extensive experimental results, with a rover and a blimp.     

基于场景层次的遮挡建模与立体匹配

通过在扫描线和图像分割2个层面上建立基于场景层次的遮挡模型,实现了一种全新的从前景到后景分层处理的立体匹配算法.以像素灰度值为依据进行匹配时,离摄像机最近的物体因为不受遮挡的影响,总是最容易匹配成功;稍远一些的景物可以利用已经计算出来的前景建立局部的遮挡模型指导匹配.这样逐层递推,可求得场景中所有物体的视差.图像分割技术将处理单位由像素提升到了图像块,既提高了算法效率,也降低了视差映射图的不连续性.使用标准数据集的测试结果表明,文中算法精度高、强壮性好,在无纹理区域、深度变化边界区域和遮挡区域都达到了比较高的识别率.     

基于系统内核的全方位立体文件保护系统

文章设计了基于系统内核的全方位立体分级文件保护系统,该系统通过系统内核开发,实现对硬盘文件的透明加密与隐藏,从而实现文件的内容安全与自身安全,在保护文件中保存的内容不被泄露的同时,也保证了文件自身免受非法用户、木马、病毒及恶意代码轻易的篡改、破坏及窃取。     

使用视差一致性约束的立体匹配与遮掩检测

在视差空间内分析了立体视觉中的遮掩与匹配问题后，针对已有的双目立体匹配约束规则的缺陷，提出了基于视差空间左右视线冲突检测的视差一致性约束的概念。这种约束的优点在于其正确性与完整性，能适应更多的复杂场景而不至于失效。同时提出了一个利用一致性约束的匹配与遮掩检测算法。实验的结果表明，由于使用快速相关匹配值计算，其运算速度有了极大提高，更重要的是由于视差一致性约束的使用，使得即使出现复杂场景也能得到很好的结果。     

面向工业零件的机器人单目立体匹配与抓取

为实现通用性强、快速、准确的工业机器人6自由度零件抓取,提出了一种基于单目视觉引导的零件3维抓取方法．首先,采用按倾角分层的Chamfer距离匹配算法建立图像与待匹配模板的相似度函数,并运用爬山法局部优化的遗传算法搜索最优匹配结果;然后,通过CAD（计算机辅助设计）模型建立离线3D模板库,将匹配算法拓展到适用于复杂结构零件的空间6自由度位姿检测;最后,由各坐标系间的矩阵转换和系统标定得到机器人的抓取信息,从而实现零件的3维抓取．实验结果表明,优化后的位姿检测算法在匹配速度和准确性上均有所提升,且基于该检测算法的机器人3维抓取实验的位置误差在2 mm以内、转角误差在2°以内,可用于工业智能机器人的零件抓取．     

具备完整性与幻影敏感性的立体匹配与遮掩检测

遮掩的情况会引起立体匹配中的各种问题，特别在处理大视差窄物体、幻影等复杂场景时，因而提出了基于视差空间左右视线冲突检测的视差一致性约束的概念，该约束不仅包含了其他常用约束，而且具备完整性和幻影敏感性、保证了遮掩与被遮掩的对应关系。然后给出了利用一致性约束的匹配与遮掩检测算法。实验结果表明，由于视差一致性约束的使用，能适应更多的复杂场景而不至于失效。     

基于视差点的大遮挡检测和立体匹配方法

提出一种基于视差点的方法来解决在高质量立体视差图生成过程中所出现的遮挡问题.首先证明同名核线对应的视差函数曲线可近似为一条分段直线,然后在此基础上引出视差点的概念.在视差点的结构中利用两个参数分别描述左右遮挡量,使得所提出的方法能够很好地解决遮挡问题.通过分析视差点及其邻域的灰度特性,提出一种分层假设证实和Marquardt-Levenberg(M-L)算法相结合的方法从同名核线图像中提取出候选视差点,然后采用不定期的动态规划(dynamic programming,简称DP)算法获得核线最优的视差函数.利用国际标准数据对提出的方法进行了测试,并与其他方法作比较,实验结果表明,它的匹配效果是目前核线最优方法中最好的,仅差于几种优秀的全局最优方法,但其计算复杂度要远低于全局的方法.     

双目立体视觉系统的精度分析

为提高双目立体视觉系统的测量精度,分析双目视觉系统的工作原理以及该系统各个环节的误差模型.通过提高标定模板的精度、增加标定图像,可以减小标定误差及图像校正行对齐误差.分析图像识别误差对视觉系统测量精度的影响,导入视觉系统的结构参数与测量误差之间的关系,从而确定结构参数对测量精度的作用.讨论物距对测量精度的影响,并给出合...     

星球漫游车立体视觉系统性能分析与设计

本文针对星球探测任务中星球漫游车自主避障和导航的要求,提出了星球漫游车立体视觉的系统结构和设计方法。在对实时响应、视场角、传感器分辨率和精度以及计算量等性能需求深入分析的基础上,给出了漫游车立体视觉系统的设计原理,建立一系列配置方程来描述重要的系统参数之间的关系。这些配置方程有助于设计师在系统设计初期对平衡系统性能进行综合考虑。     

层次结构K-d树的立体图像快速匹配方法

特征匹配是计算机视觉和图形图像处理领域中很多研究方向的基础,也是当前的研究热点.SIFT （scale-invariant feature transformation）特征因其具有尺度、旋转不变性,对一定范围的仿射及视角变换具有鲁棒性等优点,自David G.Lowe提出后,10多年来一直受到众多研究人员的关注.匹配的快速性和准确性是很多应用对特征匹配的要求,如三维重建中立体图像对（stereo pairwise images,简称SPI）的匹配.针对这一问题,本文以SIFT特征为基础,提出用于SPI匹配的方向大约一致（approximately consistent in orientation,简称ACIO）约束关系,其描述了SPI的匹配特征向量间的空间位置关系,有效地避免了误匹配的发生,提高了匹配的精度;通过对标准K-d树（standard K-dtree,简称SKD-Tree）结构的分析,提出了层次结构K-d树（hierarchical K-d tree,简称HKD-Tree）,将SPI特征集根据ACIO约束关系划分成层次结构并建立映射,该方法缩小了搜索空间,从而达到加速匹配的目的;在ACIO和HKD-Tree基础上,提出了高效快速的匹配算法.实验结果表明,本文所提方法比SKD-Tree方法和最新的级联哈希方法（cascade hash,简称CasHash）在精度上略占优势,但是在匹配速度上比SKD-Tree快一个数量级以上,同时也数倍于CasHash.     

单目立体视觉传感器的优化设计及精度分析

设计采用一台CCD摄像机和两组对称反射镜组合实现双目视觉功能的单目立体视觉传感器系统,建立了透视成像数学模型,详细分析了传感器的几何结构参数,例如组内两个反射镜之间的夹角、两组反射镜之间的夹角、反射镜间的距离、反射镜与摄像机的距离等对系统性能的影响并进行了精度计算,为立体视觉传感器的优化设计提供了理论依据.传感器结构紧凑、调节方便,适合近距离高精度测量,目前已成功地应用于正在开发的气液两相三维PIV测量系统中.     

Improving a Real-Time Neural-Based Stereo Vision System

Refinements of the energy expression of a real-time neural-based stereo vision system are presented. The neural network optimizes a scalar functional, that represents an area-based stereo matching algorithm. The neural system is reviewed and its performances presented. The proposed improvements are in terms of the exploitation of the image chromatic content and of local pixel information relative to the distance from an image feature. Experimental results showing the performance improvements are presented on synthetic and on real images. The hardware implementation currently in progress will straightforwardly benefit from these improvements.     

一种新的全向立体视觉系统的设计

本文介绍了用一个普通相机实现的全向立体视觉系统的设计，系统的配置使得其具有结构和几何计算简单、对应点匹配容易、系统成像无遮挡的优点。误差分析表明其具有较高的精度。本系统可用于机器人探测障碍物、环境深度信息的自动获取以及其它要求实时性计算的机器视觉。     

基于三维直方图的立体图像层次化分割算法

由于立体图像噪声强度与边界信息的不确定性,若仅考虑图像局部或全局信息会导致过分割现象,影响图像处理效果.为改善立体图像分割效果,提出三维直方图的立体图像层次化分割算法.根据模糊集特性,将图像表示为模糊矩阵形式,计算加权平均值,构造模糊中值图像;采用自适应阈值小波方法,获取噪声方差和一级尺度参数对图像进行划层次去噪;定义...     

Design Issues for a Colour Photometric Stereo System

This paper presents the detailed performance analysis for a colour photometric stereo system proposed recently. The system recovers surface colour and surface normal for each surface patch separately, in the presence of highlights and shadows. The error analysis presented concerns every step of the algorithm, and it is based on the assumptions that errors may arise due to Gaussian image noise and errors in the accuracy with which the geometry of the illuminating set-up is known. The analysis is confirmed by experiments. The implications of this sensitivity analysis to the design of such a rig and the choice of threshold values for the algorithm are also discussed and recommendations to a designer are given.     

大规模立体显示墙系统的构建

从硬件选择、几何校正、边缘融合、颜色校正和软件环境等5方面系统地研究了构建大规模立体显示墙系统的关键技术.采用并行绘制技术和基于计算机视觉的自动校正,由Linux集群驱动多台普通投影仪拼接成一个统一的高分辨率、大规模的被动立体显示系统.     

立体车库自动控制系统的软件设计

以自动寻位立体车库作为研究对象,利用单片机实现控制总体设计方案,设计了自动存取车系统的组成和功能,并对存取车策略进行优化,根据车库控制系统的控制原理,完成了控制系统的软件设计。系统在功能上实现了车位的自动检测、空车位的自动给定、空车位数量的告知和车辆的自动存取,具备了自动化立体车库的基本功能。