双目视觉在面积测量中的应用

论文摘要

计算机视觉是一门新兴的技术,而基于计算机视觉的测量技术作为一种非接触式的先进测量技术,具有精度高、效率高、成本低等诸多优点,有着广阔的应用前景。本文使用直接模拟人眼的双目视觉系统,研究了双目立体视觉在对物体二维投影面积的测量过程中的摄像机的标定,图像处理,面积计算等关键技术。主要研究内容和成果如下:在摄像机的标定模块中,首先对摄像机采集来的图像进行畸变校正,然后运用一种简单实用的摄像机标定方法,得到摄像机的内部参数;图像处理模块中,主要在边缘检测和图像分割上重点进行了算法研究,找到了一种适合图像分割的边缘连接方法,从而完成对二维图像中目标的像素面积的计算;最后的面积计算模块中,本文推导出了双目视觉测量物体实际二维投影面积的理论公式,利用一种简单的匹配方法,最终完成实际物体投影面积的测量。本文使用VC++和Matlab混合编程,完成以上各个步骤的软件实现。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 概述
• 1.2 双目立体视觉面积测量系统
• 1.3 国内外研究现状及发展
• 1.4 本文的主要工作
• 第2章 视觉系统的标定
• 2.1 摄像机模型
• 2.1.1 各种常用坐标系
• 2.1.2 带畸变的针孔成像模型
• 2.1.3 需要标定的参数
• 2.2 双目视觉系统的标定
• 2.2.1 视觉系统标定的目的
• 2.2.2 基于径向排列约束（RAC）的摄像机标定法
• 2.2.2.1 径向排列约束（RAC）
• 2.2.2.2 RAC两步法标定的计算过程
• 2.3 标定中的畸变校正
• 2.3.1 镜头的畸变
• 2.3.2 基于交比不变性的畸变校正
• 2.3.2.1 交比不变性原理
• 2.3.2.2 利用交比不变性标定畸变参数
• 2.4 标定过程中标定点的提取
• 2.4.1 标定模板的选取
• 2.4.2 基于Harris算子的角点检测算法
• 2.5 标定点提取实验及结果
• 2.6 本章小结
• 第3章 图像面积的计算
• 3.1 图像面积测量方案设计
• 3.2 图像的增强
• 3.2.1 对比度增强
• 3.2.1.1 灰度线性变换
• 3.2.1.2 灰度非线性变换
• 3.1.2 直方图修正
• 3.1.2.1 图像的直方图
• 3.1.2.2 直方图均衡化
• 3.3 图像分割
• 3.3.1 图像分割的集合描述
• 3.3.2 图像分割的阈值法
• 3.3.3 基于边缘检测的图像分割法
• 3.3.3.1 传统的边缘检测法
• 3.3.3.2 Canny算子边缘检测法
• 3.3.3.3 边缘连接
• 3.4 图像面积的计算
• 3.5 求取图像面积实验
• 3.6 本章小结
• 第4章 双目视觉测面积实验系统
• 4.1 总体程序设计
• 4.2 双目视觉系统的标定
• 4.2.1 标定的基本原理
• 4.2.2 双目视觉系统标定实验
• 4.3 双目视觉系统的面积测量
• 4.3.1 双目视觉面积测量原理
• 4.3.2 面积测量实验
• 4.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果
• 致谢