基于立体视觉的水下三维测量系统研究

随着我国海洋战略的提出,对于海洋观测技术和装备的需求日趋迫切。针对现有水下成像系统无法实现精确三维测量这一难题,该文提出了一种基于双目立体视觉原理的水下三维测量系统研究方法,并对其可行性进行了验证。针对水下成像过程存在的水体界面折射问题,该文提出了相应的相机成像模型及系统参数标定方法,建立了防水深度达 30 m 的双目水下测量及照明装置,并在水池、近海条件下进行了实地测试。实验结果显示,在水体条件较好的情况下,系统观测距离可达 8 m 以上,有效测量距离为 0.5～4.5 m,在 0.5 m 和 4.5 m 距离处的测量误差分别为 2 mm 和 20 mm。实验验证了 水下双目成像模型、立体标定、测量模型等方法的有效性和精确性,可为水下检修作业等海洋工程行业提供一种有效的三维测量技术手段。     

基于双目立体视觉技术的曲面重构

以电风扇扇叶立体图像对为基础,辅以双目立体视觉的数据测量方法和曲面重构技术,重建扇叶曲面模型。根据图像对与双目CCD之间的相互关系建立一个成像模型,得到扇叶表面特征点的三维坐标,利用Pro／E建立扇叶的曲面模型。实验证明,这一方法具有精度高和速度快等特点,能有效地实现速度和逼真度的兼顾,特别是对于大曲率的三雏建模更能显示其优越性。     

一种新的基于OpenCV的立体视觉三维测量方法

主要探讨一种实现双目视觉三维测量建模的新方法;即在对已获得的两幅标定图像特征提取后,采用一种融合立体匹配方法得到两两对应的像素点,进而提出一种考虑方程组所代表几何意义的束调整算法求取物体三维空间点坐标;利用异面直线公垂线中点逼近物体空间点,并进一步优化获得更精确结果,同时给出基于Opencv算法,充分发挥了OpenCV的函数库功能;通过实验、数值分析与计算,最终验证了该方法理论分析的正确性及实践可行性。     

基于立体视觉的接触式三维测量系统

传统的三维接触式测量方法存在着速度慢、测量范围受限等缺点,而纯粹的非接触式测量方法则存在着特征边缘无法获取的问题。结合两种测量方法,设计了一种新的三维测量系统,该系统采用立体视觉技术对接触式测头的空间位置和姿态进行定位,进而间接计算接触式探针针尖位置来完成空间点的三维坐标测量。实验结果表明:系统测量精度优于0.2 mm,能够应用于工业现场进行复杂工件的典型几何特征检测和模型重构。     

基于双目被动立体视觉的三维人脸重构与识别

提出一种基于双目被动视觉的三维人脸识别方法, 该方法采用非接触式的人脸信息采集技术, 利用图像中弱特征检测方法实现双目视觉中的人脸检测与初步视差估计, 运用基于复小波的相位相关技术对人脸表面进行亚像素级小区域匹配, 重建人脸三维点云信息. 通过可调训练次数的神经网络技术实现多层次人脸曲面重建, 并结合人脸2D图像对重构曲面进行仿射归一, 继而迭代地进行特征提取与识别过程. 实验结果表明, 双目视觉方法使人脸信息采集过程友好隐蔽; 在对应点匹配中, 运用复小波的相位相关算法可获得密集的亚像素精度配准点对, 用神经网络方法可正确重建人脸曲面. 识别过程对环境以及人脸位姿表情等鲁棒性强. 该系统成本十分低廉, 适合在许多领域推广应用.     

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。     

基于视觉测量的脉搏图像三维重构

动脉搏动情况是人体循环系统动态过程中一个可检测的生物讯号.在单目视觉脉搏图像传感器的基础上,依据脉搏图像传感器中薄膜及其网格变化约束的特点,建立了空间测量原理的数学模型,运用Harris角点检测算法,对连续各帧脉搏图像中的角点进行跟踪匹配,从而重构出脉搏搏动的三维信息.通过实验获得了平脉、滑脉、迟脉和濡脉4种脉象的三维信息,实现了脉搏图像的三维重构,为进一步在时空域中提取多种表征脉搏状态的特征奠定了基础.     

高精度三维视觉技术在智能制造上的应用研究

随着科技的发展,智能制造装备的高效自动化检测功能对机器视觉三维重建技术及其重建精度与效率提出了更高要求。分析了高精度三维视觉重建算法测量原理与关键技术,对线激光三角测距法、相位轮廓测量术、光度立体视觉法三种方法在智能制造装备应用中可能存在的问题,并对智能制造装备三维视觉技术的发展方向进行了展望。     

基于立体视觉的三维视频轨迹跟踪

介绍了一种基于立体视觉原理的三维视频轨迹跟踪方法，该方法在实验空间安置了四个邻近的特征点，利用立体视觉原理对空间中特征点的运动轨迹进行分析，跟踪和预测，并根据四个特征点的位置关系计算出特征点所在平面的空间姿态参数。本文利用这种方法，将特征点安置到机器人手臂本体及操作对象上，实现了对机器人手臂动作轨迹的跟踪，预测以及碰撞检测和碰撞预警的功能。实验表明，该方法具有原理简单，计算是小，实时性强的特点。     

目标位姿测量中的三维视觉方法

要测量出一组特征点分别在两个空间坐标系下的坐标，就可以求解两个空间目标间的位姿关系，实现上述目标位姿测量方法的前提条件是要保证该组特征点在不同坐标系下，其位置关系相同，但计算误差的存在却破坏了这种固定的位置关系，为此，提出了两种基于模型的三维视觉方法－基于模型的单目视觉和基于模型的双目视觉，前者从视觉计算的物理意义入手，通过简单的约束迭代求解实现模型约束，后者则将简单的约束最小二乘法和基于模型的单目视觉方法融合在一起来实现模型约束，引入模型约束后，单目视觉方法可以达到很高的测量精度，而基于模型的双目视觉较传统的无模型立体视觉方法位移精度提高有限，但姿态精度提高很多。     

平行双目视觉系统的三维重建研究

随着图像处理,模式识别的快速发展,人们对双目视觉系统和三维创建越来越重视.本文研究和设计一套双目视觉系统目的是获得生动的立体图像.从二维图像恢复到三维图像实现了三维物体的可视化.     

应用神经网络隐式视觉模型进行立体视觉的三维重建

针对传统的基于精确数学模型的立体视觉方法过程繁琐的不足，提出一种应用BP神经网络隐式视觉模型进行三维重建的算法。该算法将多个标定平面放置在有效视场内，用神经网络模拟立体视觉由两个二维图像重建三维几何的过程，经过网络训练建模后，无须摄像机标定即可进行三维重建。仿真实验结果证明，该算法比较简单，且能保持较高的精度。     

基于视觉的三维重建关键技术研究综述

三维重建在视觉方面具有很高的研究价值, 在机器人视觉导航、智能车环境感知系统以及虚拟现实中被广泛应用.本文对近年来国内外基于视觉的三维重建方法的研究工作进行了总结和分析, 主要介绍了基于主动视觉下的激光扫描法、结构光法、阴影法以及TOF (Time of flight)技术、雷达技术、Kinect技术和被动视觉下的单目视觉、双目视觉、多目视觉以及其他被动视觉法的三维重建技术, 并比较和分析这些方法的优点和不足.最后对三维重建的未来发展作了几点展望.     

基于立体视觉的实时三维地图构建

提出了由视差图实时构建三维地图的算法.首先给出从视差图到车体坐标系下的三维地图的重建方法.其次建立车体坐标系与全局坐标系的转换关系,得到全局坐标系下的三维地图.最后建立全局坐标系下的全局地图,并实时地把当前时刻的三维地图融入全局地图.实验结果表明,该算法计算量小,鲁棒性强,能实时正确地构建地图.     

一种新颖实用的基于视觉导航的三维重建算法

根据立体视觉在视觉导航应用中的特点，提出了由视差图重建三维场景的整套算法。首先，推导视差图里各点在摄像机坐标系下的三维坐标。其次，建立摄像机坐标系与车体坐标系的转换关系，得到更有实际意义的在车体坐标系下各点的三维坐标。最后，通过分格显示地貌的算法，大大减少了数据量。实验结果表明，该算法计算量小、鲁棒性强，完全满足视觉导航中的实时性、准确性要求。     

基于未标定彩色图像三维重建的立体匹配算法

提出了一种用于三维重建的未标定彩色图像立体匹配算法。针对Harris角点的聚簇现象,引入了限制因子来消除,通过采用精度较高的邻域彩色相关法进行匹配。针对相机平移旋转较小的情况,提出了利用抖率一致性剔除明显的误匹配,然后运用随机抽样算法估计基础矩阵,同时进一步剔除误匹配点对,最后用基础矩阵引导未匹配特征点进行匹配。实验表明,该算法用于三维重建,能够较好地恢复物体的结构,是一种有效的匹配算法。     

基于图像分割的三维重构

三维重构方法是医学图像可视化系统、治疗计划系统的重要技术。基于图像分割的三维重构方法结合了图像分割、等值面抽取、网格简化三种技术,是不同于传统Marching Cubes算法的一种三维重构方法。它首先将医学图像分割为二值图,然后利用Marching Cubes方法进行等值面抽取,最后对得到的网格模型进行简化。实验结果表明,基于图像分割的三维重构方法加快了Marching Cubes的运算速度,改善了重构的效果,有利于实现对基于三维重构的大型几何模型的实时绘制和交互。     

基于二次曲线的立体视觉

我们提出了一种基于二次曲线的立体视觉方法。在以前基于曲线的立体视觉方法中,曲线只是用于计算点的特征,从而更加容易地实现点对应。我们提出的方法以图像中的二次曲线为匹配基元,勿需点与点之间的对应,我们给出了两幅图像中二次曲线对全局匹配的准则。在匹配的基础上,给出了二次曲线重建的方法,重建的过程具有解析形式的解。此方法可以实时实现。本文的最后给出了解的唯一性分析和在真实图像上所做的实验结果。     

基于高空间分辨率与立体像对遥感数据的建筑物三维信息提取

准确获取建筑的三维分布信息对于城市规划与管理、灾害风险评估与防范以及灾后救助等都具有非常重要的意义。针对目前建筑物信息提取研究集中于二维平面信息提取,三维信息提取研究较少,且方法自动化程度较低,实用性和和推广性不足,提出了综合立体像对和高空间分辨率两种遥感数据进行建筑物三维信息提取的方法。首先,基于小波变换融合方法对GeoEye\|1高空间分辨率全色和多光谱影像进行融合,然后运用面向对象方法对融合后的高空间分辨率遥感影像进行建筑物基底轮廓提取,再利用IRS\|P5立体像对反演地物高度,最后通过数据整合获得研究区建筑物的三维空间分布。研究结果表明:该方法可以充分利用不同遥感数据的优势,获得较高的提取精度;研究所需数据容易获取,方法具有较好的可操作性和推广性。