基于线面特征的双目立体视觉研究与应用

论文摘要

计算机立体视觉的主要研究内容是由多幅二维的平面图像恢复出被摄物体的深度信息,而其中基于两幅图像的双目视觉技术则是一个研究热点。双目立体视觉的基本原理是模仿人眼与人类视觉的立体感知过程,从两个视点观察同一景物,得到不同视角下的图像,通过三角测量原理计算图像像素间的位置偏差,以获取景物的深度信息。我们以交通视频检测为研究背景。首先介绍双目立体视觉的研究内容和研究现状,并且就双目立体视觉的基本原理进行了分析;接下来,详细论述本文提出的几种算法,包括基于直线特征的立体匹配、直线段共面判定和面的归并。最后给出双目立体视觉系统的设计与实现。本文针对基于线面特征的双目立体视觉开展研究,主要的工作与取得的研究成果有以下3个方面:1、对立体匹配的研究。本文提出基于直线特征的立体匹配算法,包括直线段的匹配、直线段的端点匹配。针对可能存在的误匹配,本文给出了改进的办法。实验结果证明该算法得到的直线段匹配有较高的精度。立体匹配完成后,再进一步求解直线段的深度信息。2、对直线段共面判定的算法与面归并算法的研究。在获得深度信息的基础上,结合图像信息,本文提出直线段共面的判定算法,进而提出面的归并算法。实验证明,本文提出的算法能够比较好解决的直线段共面的问题。3、设计了双目立体视觉系统,编写与本文有关的算法的程序代码,并给出了测试结果。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 选题背景及研究意义
• 1.2 研究现状及存在的问题
• 1.3 论文概述
• 1.3.1 论文主要工作及成果
• 1.3.2 论文组织结构
• 第二章 双目立体视觉的基本原理
• 2.1 摄像机成像模型
• 2.2 标定
• 2.2.1 张正友标定法
• 2.2.2 实验结果
• 2.3 立体匹配
• 2.3.1 引言
• 2.3.2 匹配特征的选择
• 2.3.3 匹配准则
• 2.4 深度信息求解
• 2.4.1 平行放置的双目视觉模型
• 2.4.2 任意放置的双目视觉模型定位原理
• 2.4.3 实验结果
• 第三章 基于直线特征的立体匹配
• 3.1 引言
• 3.2 直线段提取
• 3.2.1 边缘提取
• 3.2.2 边缘检测与标记
• 3.2.3 直线特征的提取
• 3.3.4 直线元的提取
• 3.2.5 直线元的连接
• 3.3 直线段匹配
• 3.3.1 极线约束
• 3.3.2 直线段相似度量
• 3.3.3 直线段匹配算法
• 3.3.4 可能的误匹配
• 3.4 直线段的端点匹配
• 3.4.1 问题的提出
• 3.4.2 归一化的交叉相关函数
• 3.4.3 直线段的端点匹配策略
• 3.4.4 改进的直线段匹配算法
• 3.5 实验结果
• 第四章 直线段共面的判定与面归并
• 4.1 引言
• 4.2 直线段共面的判定
• 4.2.1 空间解析几何基础
• 4.2.2 四点共面判定
• 4.2.3 相邻直线段搜索
• 4.2.4 区域共面验证
• 4.2.5 面包含直线段的判定
• 4.2.6 面的表示
• 4.2.7 直线段共面判定算法
• 4.3 面的归并
• 4.4 实验结果与分析
• 第五章 双目立体视觉系统的设计与实现
• 5.1 引言
• 5.2 系统设计
• 5.2.1 硬件平台设计
• 5.2.2 软件系统的开发
• 5.3 在交通场景中的应用与实验
• 第六章 结论与展望
• 硕士在读期间发表论文及参与的项目
• 发表论文
• 参与项目
• 参考文献
• 致谢语