基于极线校正的快速相位立体匹配

基于双目结构的投影栅相位法利用相位值建立左右图像对应点匹配关系,但传统相位立体匹配方法匹配速度较慢,因此本文提出了一种基于极线校正的相位立体匹配方法来提高相位立体匹配速度。首先,通过极线校正算法将双目立体视觉几何结构转换成极线标准几何结构,即左图中任意一点在右图的极线是与该点纵坐标相同的水平直线。然后,在对左右相位图进行极线校正的基础上,给出了改进的相位立体匹配方法步骤。最后,通过对实物进行三维重建,分析比较了传统相位立体匹配方法与改进方法的性能。实验结果表明,与传统方法相比,改进的方法将匹配时间缩短了63%,能够满足工业应用对测量速度的要求。     

利用平面约束的月球车立体匹配

为了满足月球车视觉系统检测障碍物的时效性和可靠性需求,提出了一种基于平面约束和自适应惩罚参数的半全局立体匹配算法。首先,对极线校正后的两幅图像进行SIFT特征点提取与匹配,同时提取边缘特征;然后,利用匹配的SIFT特征点拟合空间平面,并根据平面估计左右图像所有像素点的视差搜索范围;最后,基于传统的半全局匹配算法,采用自适应惩罚参数对左右图像进行立体匹配。实验结果表明:所提出的算法有效地降低了计算复杂度,其计算复杂度只有传统方法的19.9%,对于视差不连续区域以及遮挡区域都能够获得正确的匹配结果。较传统半全局匹配方法无论在速度还是匹配精度上都得到明显提高,为立体匹配的实际应用奠定了基础。     

一种基于区域立体匹配算法的实现及改进

在立体视觉中,立体匹配是立体视觉中算法中最重要也是最难的部分。如何更快更精确的建立两幅图像的匹配基元之间的对应关系,以及解决区域匹配算法计算量大等缺点,一直是立体匹配中的热点。文中首先将图象进行外极线校正,在此基础上,采用一种隐含约束条件结合唯一性约束条件的单向匹配算法(SMP算法),完成了初次匹配及初次去除伪匹配,再采用一种伪极线约束条件,对得到的匹配对进行二次去除伪匹配,最后,对得到的视差图进行插值运算,提高了匹配精度。另外,在匹配过程中,通过Box滤波加速方法,减少了计算匹配窗口相似性的复杂度,缩短了程序运行时间,可以满足系统对实时性的要求。     

基于极线距离变换的人脸立体匹配算法

针对人脸立体匹配中低纹理区域的误匹配率较高的问题,将极线距离变换应用到人脸立体匹配当中。这种变换将图像中像素点的灰度值转化为极线方向上相应区域的位置,使得在低纹理区域中灰度值相似的像素点变得容易区分。因此可以用于提高立体匹配算法在低纹理区域的匹配精度。但是在应用到人脸立体匹配过程中会出现高纹理区域的鲁棒性和精度下降的问题,通过对不同极线长度的极线距离变换结果提取有利的部分进行匹配来解决这一问题。实验结果表明,采用改进后的方法,在人脸的低纹理区域仍然能获得较高的匹配精度,并且降低了计算的复杂度,同时对于人脸中的高纹理区域具有较好的鲁棒性。     

利用平面约束的月球车立体匹配方法

为了满足月球车视觉系统对检测障碍物检测的时效性和可靠性的需求,提出了一种基于平面约束和自适应惩罚参数的半全局立体匹配算法。首先,对极线校正后的两幅图像进行SIFT特征点提取与匹配,同时提取边缘特征;然后,利用匹配的SIFT特征点拟合空间平面,并根据平面估计左右图像所有像素点的视差搜索范围;最后,基于传统的半全局匹配算法,采用自适应惩罚参数的策略对左右图像进行立体匹配。实验结果表明：所提出的算法有效地降低了计算复杂度,其计算复杂度只有传统方法的19.9%,对于视差不连续区域以及遮挡区域都能够获得正确的匹配结果。较传统半全局匹配方法无论在速度还是匹配精度上都得到明显提高,为对立体匹配的实际应用奠定了基础。     

区域立体匹配算法的实现及改进

为了精确地建立两幅图像的匹配基元之间的对应关系,解决区域匹配算法计算量大等缺点,给出了一种区域立体匹配算法的实现及改进方法。将图像进行外极线校正,并在此基础上,采用一种结合隐含约束条件和唯一性约束条件的单向匹配算法（SMP算法）完成初次匹配及初次去除伪匹配;然后采用一种伪极线约束条件,对得到的匹配对进行二次去除伪匹配;最后,对得到的视差图进行插值运算。与SMP算法相比,本文算法的匹配精度提高了10％左右。另外,在匹配过程中,通过利用Box滤波加速方法,减少了计算匹配窗口相似性的复杂度,程序运行时间比BM算法缩短了50％。结果表明,改进后的算法提高了精度且能满足系统对实时性的要求。     

基于双目视觉的目标定位系统设计

基于双目视觉原理进行目标定位可以得到目标的深度信息。本文对双目视觉关键技术中的摄像机标定和立体匹配进行深入研究,采用改进的平面标定法和基于外极线约束和灰度相关性的立体匹配算法。搭建双目视觉系统实验平台,编制目标定位程序。实验结果验证本文方法的准确性。     

基于SIFT的单目移动机器人宽基线立体匹配

SIFT特征描述子是一种对图像旋转平移、缩放以及视角变化具有不变性的匹配特征描述方法,本文针对单目移动机器人环境探索中存在的大视差宽基线图像对的立体匹配问题,提出了一种基于SIFT特征描述子的单目移动机器人宽基线立体视觉匹配方法,通过提取SIFT不变特征点,构造SIFT特征向量,从而实现特征点对的初匹配,进一步利用RANSAC算法以及外极线约束进行匹配点的优化筛选,并通过三维重建实验验证了获得匹配点对的准确性。     

遥操作工程机器人的双目视觉定位方法研究

针对遥操作工程机器人视频图像传输时延问题,建立了遥操作工程机器人的双目视觉定位系统,提出一种极线约束法与形态学向量夹角相结合的组合匹配方法对目标物进行立体匹配。该系统通过创建目标物模板,利用此模板识别经立体校正后的图像对上的目标物,并获取特征点,然后采用提出的组合匹配方法对特征点进行立体匹配,并对其三维重建,实现目标物的空间定位。实验表明,该方法匹配计算量小,定位效率高,定位精度满足工程作业要求,可为遥操作工程机器人的视觉提示系统设计提供技术参考。     

基于仿射不变量的长基线立体匹配

为了实现长基线图像特征点的立体匹配,提出了一种新的基于特征点仿射变换不变性的匹配算法.通过对仿射变换矩阵进行奇异值分解,利用旋转角度和尺度变换因子来估计仿射矩阵的合理初始值,加快匹配算法的收敛速度,避免搜索可能收敛于某一局域极小值或发散.另外,通过估计特征点的外极线几何关系和局部运动矢量消除错误匹配.     

基于极曲线几何和支持邻域的鱼眼图像立体匹配

提出了一种基于极曲线几何和变支持邻域的立体匹配算法来解决鱼眼立体视觉中图像变形导致的极曲线求取和匹配代价计算问题。首先,对鱼眼相机进行标定并获取相机的相关参数;针对鱼眼镜头的畸变问题,根据鱼眼镜头的优化投影模型推导出系统的极曲线方程,并利用得到的极线方程确定对应点的搜索范围。然后,根据同源像点在左右图像上的位置关系确定各中心像素点的支持邻域,并计算出不同视差条件下该支持邻域在另一幅图像上的对应支持邻域,利用获取的支持邻域计算出各点的匹配代价。最后,利用WTA(Winner Takes All)策略选取最佳匹配点得到最终的匹配结果。基于提出的极曲线和支持邻域对两组鱼眼图像进行了匹配实验并与传统方法进行了实验对比,结果表明:提出的方法的匹配准确度比传统方法分别提高了4.03%和4.64%。实验结果验证了极曲线的应用加快了匹配速度并减少了误匹配;支持邻域的使用使其对匹配代价计算的准确度优于传统方法。该算法满足了鱼眼图像立体匹配对信息获取速度、准确度和数量的要求。     

一种基于极线约束的最小二乘匹配方法研究

图像匹配技术在图像处理与计算机视觉中有着非常重要的作用。最小二乘影像匹配方法是常用的匹配方法之一。本文提出了一种基于极线约束的最小二乘图像匹配算法。该算法将极线约束和最小二乘法结合实现图像匹配。首先利用两幅图像间的极线约束得到多个预匹配点,确定预匹配区域,然后用最小二乘法求得最佳匹配。实验结果表明,该方法效果良好,具有实用价值。     

基于Snake模型的特定人脸三维重建方法

以双目立体视觉为基础,构建一种特定人脸重建系统,提出基于Snake模型的特定人脸三维重建方法,利用已标定的摄像机拍摄立体图像对,采用肤色检测得到人脸区域。在对立体图像对进行摄像机畸变校正、立体图像对的外极线对齐、人脸区域选择及归一化等预处理后,采用金字塔结构相关匹配算法,在误匹配点数与精度两者之间达到较好的平衡。针对人脸提出能量最小化方程,考虑顺序匹配约束、连续性约束、曲线上各点曲率的估计和相关性约束条件,大大提高视差提取的正确率,解决了立体视觉中立体匹配的难点,成功地恢复出人脸的三维数据,实现特定人脸的重建。试验结果表明：基于Snake模型的视差抽取,并经过光顺处理和纹理映射后,除了脸部部分边缘存在一些变形外,主体部分的重建效果真实感强。该算法不需要结构光等设备,基本不需要人工干预,就能恢复出特定人脸的三维数据,效果好,实用性强。     

一种基于极几何和仿射变换的图像匹配方法研究

提出一种立体视觉中应用极几何结合仿射变换来解决图像匹配问题的方法。首先利用两幅图像间的极几何关系,确定一些可靠匹配点作为控制点;进而构建全局仿射变换,把像面的特征点投影到另一幅像面上。再利用极几何约束和变换后的图像点位置关系,进一步搜索匹配点。最后是重匹配,分区域对控制点进行优化更新,经过迭代运算,得到最终结果。实验表明,这种算法能较快地收敛,有效地剔除误匹配点和提高匹配精度。     

基于编码光栅和外极线约束的曲面匹配算法研究

提出了一种新的基于编码光栅和外极线约束的三维曲面匹配算法,该算法有效解决了立体视觉中的图像匹配问题,即左右图像光栅条纹的对应关系确定问题。另外,采用外极线约束将可能的候选点限制在直线分布,即将查找范围由二维降为一维。这种算法极大地减小了图像匹配的运算量,同时减小了错误匹配的概率。实验表明,采用编码光栅投影与外极线约束的视觉测量能够准确有效地匹配出自由曲面的三维立体轮廓。     

一种基于极线约束的激光条纹匹配算法

在逆向工程中为了获得产品的精确CAD模型，必须完成立体点的匹配．通过建立摄像机模型描述了三维世界坐标与计算机图像坐标之间的关系；提出了基于极线约束和连续性约束的激光条纹匹配准则，给出了一种直线和曲线求交的激光务纹匹配新方法，从而实现了激光条纹的快速精确匹配和激光扫描线的三维重建。     

基于图像合成的虚拟制造环境描述

提出了一种基于图像绘制的虚拟加工环境漫游理论方法和技术，实现了对应元自动匹配，从而实现了新视点场景的自动生成，无需手工交互。首先通过不变量的匹配获得图像之间的极线约束关系；由此生成校正图像，通过插值合成，后置变换得新视点的图像。以数控卧式车床（CK6145）虚拟漫游为例，用户可实现不同视点的实时漫游。