雙目立體視覺的標定方法與立體匹配算法研究.pdf

1、人類的左眼和右眼所看到的影像不同，人類利用兩個像之間的差別來判斷景深。雙目立體視覺系統(tǒng)也同樣使用這種類似于人眼測距的原理，使用兩個攝像機直接模仿人類的眼睛。雙目立體視覺被廣泛應(yīng)用于許多領(lǐng)域，如立體電影/電視、虛擬現(xiàn)實、三維建模、機器人導航等。特別是在視覺測距系統(tǒng)中，雙目立體視覺可以彌補傳統(tǒng)測量手段的不足。雙目立體視覺過程包括雙目攝像機標定、圖像校正、圖像立體匹配和三維重構(gòu)。其中雙目攝像機標定與立體匹配是雙目技術(shù)的關(guān)鍵。
　　在涉及

2、到計算距離與三維重構(gòu)的應(yīng)用中單目攝像技術(shù)不再適用。因為對場景中物體只使用一個攝像機在某一角度進行拍攝，會丟失實際場景中的很多信息。使用雙目技術(shù)可以有效的避免單目攝像中存在光學錯覺的影響。另外，還可以使用雙目攝像技術(shù)對場景中物體的景深信息進行計算，還原出圖像中的的三維空間信息。
　　攝像機標定是雙目立體系統(tǒng)的重要組成部分，標定的結(jié)果直接關(guān)系著最后三維重構(gòu)和景深測量的效果和精度。攝像機的標定工作就是一個測量出攝像機的內(nèi)部參數(shù)和外部參數(shù)

3、的過程，前者是攝像機的幾何光學參數(shù)，后者是攝像機相對于空間的位置。但是怎么才能求解出所需的參數(shù)？人們對于參數(shù)的求解使用了很多方法，最為常用的有基于線性優(yōu)化的線性標定法、基于非線性優(yōu)化的非線性標定法和將兩者結(jié)合在一起的兩步法。現(xiàn)在應(yīng)用最廣泛的是張正友博士提出來的張正友標定法。
　　攝像過程是將三維空間像點投影到二維平面上，立體匹配是從兩張擁有少量信息二維圖像還原出擁有三維空間信息的視差圖的過程。立體匹配可以說是攝像的逆過程。由于光照

4、、曝光時長和攝像機之間差異等影響，很難保證是左右兩幅圖中的同源點具有相同灰度，實踐證明Census變換在立體匹配問題上有著自身的優(yōu)勢。但是Census變換對亮度信息的減弱處理過為粗糙，并沒有充分的利用圖像中的亮度信息。因此Census變換存在對相似區(qū)域區(qū)別不明顯、對噪聲敏感等問題。本文提出一種長編碼策略稱為L-census變換。L-Census變換除了考慮到窗內(nèi)局部信息之外還充分的利用亮度信息，并對噪聲進行減弱處理，使變換過程更具魯棒性