基于双目视觉的移动机器人空间测距研究

空间测距是移动机器人实时避障和路径规划的基础.研究了移动机器人双目摄像头由一般布置形式变换到标准布置形式进而实现空间测距的方法.首先对摄像头进行标定(对双目摄像头进行立体标定);然后基于标定结果对摄像头一般布置下所获得立体图像进行极线校正,并得到校正后新的摄像机相互位置参数;最后基于已校正图像和新的位置参数实现移动机器人移动过程中深度与特定目标空间尺寸测量.实验结果证实了本文方法能获得比较精确的测量结果.     

新的大尺寸截面配对式视觉测量方法的研究

根据大尺寸测量系统的现状,从分析线结构光入手,提出了组建传感器对测量方法,使每对传感器具备差动测量能力,提高单点测量精度;利用坐标测量臂和激光跟踪仪的大尺寸测量能力,对传感器坐标系进行全局校准,提高校准的精度和效率;研究椭圆检测算法,提出利用椭圆平行弦中点连线必过椭圆中心基本定理,求出椭圆中心坐标,拟合出椭圆形状;通过理论分析,该方法切实可行。     

基于新型双目机构的立体视觉系统标定

为了获得更大的摄像机视野和更高的系统鲁棒性，研制了一种新型的双目机构；并以此机构为核心搭建了立体视觉系统，之后对整个系统进行了标定．为有效地消除图像的畸变，提出了一种显—隐式畸变校正方法；此方法可以同时校正图像的径向和切向畸变，用最小二乘法即可求解．提出了一种简单而精确的分步旋转法来校准左右图像的极线．实验结果表明，经过显—隐式畸变校正方法和分步旋转法处理的立体图对，可以满足立体匹配的要求．     

基于立体视觉系统的风洞尾旋试验测量方法研究

尾旋是飞机在失速时的一种复杂而危险的非正常飞行状态;研究飞机尾旋及改出特性的常用方法是立式风洞尾旋试验,该方法具有费用低、周期短等优点;为解决试验中模型姿态的测量问题,采用两台CCD摄像机等设备构建了一套立体视觉测量系统,并通过开展空间直角坐标系转换和相关图像处理算法研究,获得飞机模型表面特征标记点的空间三维参数,实现了对尾旋模型的姿态测量;试验结果表明,该技术具有非接触,识别率高和使用灵活的特点,姿态角测量精度达到0.1°。     

立体图像对的极线校正

将Seitz方法和Francesco方法结合起来,给出了一种改进的极线校正方法.该方法利用改进的八点算法算出基本矩阵,根据基本矩阵采用Seitz方法计算投影变换矩阵,最后以算出的投影变换矩阵为初值采用Francesco方法对其进行最优化,从而有效地避免了最优化时陷入局部最优的可能,同时又不过分依赖基本矩阵的精度.通过对Francesco方法、Mallon方法和该方法进行对比实验,可以发现该方法具有更高的校正精度,图像的扭曲也比较小.     

双目立体视觉系统中的三维重构建模

三维重构建模是立体视觉系统研究的重要任务之一。摄像机内外参数的标定、图像特征点提取、极线校正及其特征点的立体匹配是三维重构建模技术的关键。本文总结了近年来三维重建的研究结果和方法,提出了其关键技术的解决方法,对三维重构建模的难点和发展趋势作了说明。     

基于多目立体视觉的试件飞行运动速度测量方法研究

为了测量试件的飞行速度,提出了一种基于多目立体视觉技术的飞行运动速度测量方法。首先研究了多目相机的标定方法,然后通过图像匹配的方法来获取各个相机图像中目标点的图像位置,最后根据各个相机的内部和外部参数,重建得到被测试件的三维坐标,结合相机的拍摄速度,计算出试件的飞行速度。结果表明：该方法可以较为准确的测量出试件在整个飞行过程中的运动速度,且具使用灵活,操作方便等特点。     

多目立体视觉在工业测量中的应用研究

以双目立体视觉系统为基础，提出了一种多目立体视觉测量的方法。该方法利用摄像机旋转来获取多幅图像，利用这些立体图像对中对应特征点的视差得到物体的深度信息，达到多目测量的目的，通过实验并与双目立体视觉相比较，验证了其在摄像机标定和提高测量结果精度方面的优越性。     

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。     

基于双目视觉的水下海参尺寸自动测量方法

水下捕捞机器人在进行海参捕捞作业时,需要对海参进行精选分级.然而光视觉系统在水中的折射现象严重影响了海参尺寸的精确测量.因此,利用水下双目标定方法,求解水下相机模型参数,消除水下光线折射造成的图像失真,并在此基础上,提出了一种水下海参自动检测与尺寸测量方法.在左目矫正图像上,利用预先训练的YOLOv3海参检测模型,进行...     

非特征点双目测距技术研究

提出了一种局部稠密匹配与人工干预相结合的测距方案,利用非特征点与特征点的位置关系,构建“最小矩形”以缩小匹配范围,再应用NCC（归一化互相关）算法对非特征点进行稠密立体匹配,最后根据双目测距原理直接获取非特征点的距离信息。该方法能任意选取图像上的非特征点进行实时距离测量,具有精度高、速度快和操作性强等优点。     

基于强相似点检测快速双目立体匹配算法

立体匹配是双目视觉的一个重要分支领域,能够通过深度图还原出三维信息,但由于其计算量庞大,实时性难以得到保障。为此,提出了一种基于强相似点的快速立体匹配算法。首先,将双目图像通过对极处理,使匹配区域固定在同一水平线上,减少匹配区域;其次,对图像进行灰度转化,并将搜索范围内与待匹配点灰度值接近的点定义为强相似点,对强相似点所在块进行匹配代价计算,并得出该点最优视差,对不存在强相似点的待匹配点进行正常视差计算;最后将进行视差修正与滤波,得到最终视差图。经Middlebury算法测试平台的提供数据进行验证,结果表明在不损失精确率的前提下,该方法相对于SAD速度提高70%左右,为立体匹配算法的实际应用奠定了良好基础,在视觉导航、障碍物检测方面也有着良好的应用前景。     

双目立体视觉的目标识别与定位

双目立体视觉系统可以实现对目标的识别与定位.此系统包含摄像机标定、图像分割、立体匹配和三维测距4个模块.在摄像机标定部分,提出了基于云台转角的外参数估计方法.该方法可以精确完成摄像头旋转情况下外参的估计,增强了机器人的视觉功能.并利用广茂达机器人系统,基于改进的双目视觉系统进行目标识别与定位,以此结果作为依据控制机器人的手臂进行相应运动,最终实现了对目标物体的抓取,验证了提出方法的可行性.     

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。     

双目视觉测量传感器研究

研究了按照激光三角测量原理由 1个线激光器及 2个CCD摄像机组成的双目视觉测量传感器。探讨了 2个CCD摄像机的摆放位置及其对测量精度的影响,确定了其几何参数。在此基础上,论述了其工作过程,包括其标定方法、标定过程、扫描图像采集、特征提取、特征匹配及三维数据生成。该双目视觉测量传感器配合扫描机构(如三坐标测量机 )即可对物体进行非接触式三维激光扫描测量,其测量速度快,精度比较高,可以应用于逆向工程领域。     

基于视觉传感器的二维尺寸测量

简述视觉检测原理的基础上,构造了基于视觉传感器的二维尺寸测量模型,给出了相应的测量原理及软件设计,并进行了实际的测量试验,证明这种基于视觉传感器的二维尺寸测量是有效可行的。     

双目立体视觉中的图像匹配方法研究

对目前匹配能力很强的基于SIFT特征的图像匹配方法进行研究,并在该方法中加入极线约束,有效去除了大部分虚假匹配。提出以特征匹配与区域匹配相结合、边缘特征与角点特征相结合的立体匹配方法。实验证明该方法不仅能够有效地缩短匹配时间,还能达到较高的匹配精度。     

双目立体视觉中的摄像机标定技术研究

以张氏标定方法为基础,提出以圆心作为标定点的2D平面模板标定方法,通过与基于方格角点的标定方法以及基于方格形心的标定方法进行比较,证明了该方法的有效性。又运用BP神经网络来模拟立体视觉系统三维空间与二维图像平面之间的物、像对应关系,建立了双目立体视觉系统的摄像机隐式标定模型,避免了因数学模型的不完善而带来的系统误差。实验证明该方法能够获得较高的标定精度。     

双目立体视觉的三维人脸重建方法

创建逼真的三维人脸模型始终是一个极具挑战性的课题.随着三维人脸模型在虚拟现实、视频监控、三维动画、人脸识别等领域的广泛应用,三维人脸重建成为计算机图像学和计算机视觉领域的一个研究热点.针对这一问题,提出一种基于双目立体视觉的三维人脸重建方法,重建过程中无需三维激光扫描仪和通用人脸模型.首先利用标定的2台摄像机获取人脸正面图像对,通过图像校正使图像对的极线对齐并且补偿摄像机镜头的畸变;在立体匹配方面,选择具有准确可靠视差的人脸边缘特征点作为种子像素,以种子像素的视差作为区域生长的视差,在外极线约束、单调性约束以及对应匹配的边缘特征点的约束下,进行水平扫描线上的区域生长,从而得到整个人脸区域的视差图,提高了对应点匹配的速度和准确度;最后,根据摄像机标定结果和立体匹配生成的视差图计算人脸空间散乱点的三维坐标,对人脸的三维点云进行三角剖分、网格细分和光顺处理.实验结果表明,该方法能够生成光滑、逼真的三维人脸模型,证明了该算法的有效性.     

基于双目立体视觉技术的桥梁裂缝测量系统

针对国内外桥梁裂缝测量效率低、成本高、精度低等现状,提出了一种基于双目立体视觉技术的桥梁裂缝测量系统。采用相机标定、图像匹配、三维坐标计算等双目立体视觉技术对桥梁裂缝的宽度和长度进行计算,实现了桥梁裂缝测量系统。实验通过与单目摄像机用图像处理方法计算的桥梁尺寸结果作对比,表明:对于同一条裂缝的宽度与长度,用所提方法在不同拍摄角度下计算结果差别不大,并且与真实值的相对误差分别保持在10%和1%以内,而同一条件下单目测量系统的计算结果则随着拍摄角度的变化相差很大,宽度测量误差最大达到了19.41%,长度测量误差最大达到了54.35%。说明基于双目立体视觉技术的桥梁裂缝测量系统可以应用于实际中,并且鲁棒性更强,测量结果更精确。