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1、工學(xué)碩士學(xué)位論文基于雙目視覺的三維信息恢復(fù)Three-DimensionalInformationRecoveryBasedonBinocularVision學(xué)科專業(yè)：控制工程機(jī)電工程與自動化學(xué)院二零一六年六月摘要現(xiàn)實(shí)世界是一個三維立體世界，通常的二維顯示已很難滿足人們的需求，人們希望能夠真實(shí)的還原出空間物體的三維信息。隨著現(xiàn)代信息技術(shù)的飛速發(fā)展，三維顯示技術(shù)不斷走向成熟，它能夠真實(shí)再現(xiàn)客觀世界的場景，呈現(xiàn)出場景的深度、層次和真實(shí)性。越來越多的3D應(yīng)用正在進(jìn)入并改善著我們的生活。雙目視覺是機(jī)器視覺的一種重要形式，具有精度高、擴(kuò)展能力強(qiáng)大，連續(xù)工作時間長、結(jié)果易于保存和復(fù)制等不
2、可替代的優(yōu)點(diǎn)，是目前應(yīng)用比較廣泛的三維恢復(fù)技術(shù)之一。本文分別對雙目視覺系統(tǒng)的構(gòu)建、雙目攝像機(jī)的標(biāo)定、圖像的獲取與預(yù)處理、特征提取與匹配、深度信息恢復(fù)等五個部分進(jìn)行討論與分析，主要的內(nèi)容包括：（1）搭建雙目視覺平臺，利用該平臺進(jìn)行圖像的獲取，攝像機(jī)的標(biāo)定，雙目立體匹配，以及三維深度信息提取。調(diào)整兩個攝像頭的高度，保證在使用過程中雙目攝像機(jī)成像處在同一水平線上，減小系統(tǒng)誤差。（2）結(jié)合平面標(biāo)定模板的攝像機(jī)標(biāo)定方法，使用MATLAB-GUI設(shè)計攝像機(jī)標(biāo)定界面，該標(biāo)定界面操作簡單、方便、快捷，簡化了攝像機(jī)標(biāo)定工作。首先打印一個標(biāo)準(zhǔn)2D的7×9（252mm，324mm）棋盤格平面標(biāo)定板
3、，使用左、右攝像機(jī)從不同角度各拍攝20張棋盤標(biāo)定模板圖像，輸入到所設(shè)計的攝像機(jī)標(biāo)定界面，進(jìn)行標(biāo)定，求解出左、右攝像機(jī)參數(shù)。（3）使用已標(biāo)定的雙目攝像機(jī)獲取立體圖像對，對獲取的圖像進(jìn)行預(yù)處理，通常獲取的圖像中包含的信息量比較大，而且還有可能摻雜著各種噪聲。因此在進(jìn)行立體匹配之前，需要把復(fù)雜的有噪聲的圖像簡單化。主要是對圖像進(jìn)行灰度化處理、平滑濾波，減少圖像中的噪聲干擾，提高圖像邊緣的可檢測性，為雙目立體匹配打好堅實(shí)基礎(chǔ)。（4）雙目立體匹配主要是對待匹配的圖像和參考圖像進(jìn)行特征點(diǎn)的檢測與匹配，得出兩幅圖像上對應(yīng)特征點(diǎn)之間的差異，求出兩幅圖像的視差。選取四組不同的圖像對SIFT和S
4、URF匹配算法在特征點(diǎn)檢測數(shù)量和算法運(yùn)行時間上進(jìn)行實(shí)驗(yàn)對比，由實(shí)驗(yàn)結(jié)果選擇性能較好的特征匹配算法，對目標(biāo)圖像進(jìn)行匹配，得到視差。（5）三維信息恢復(fù)是通過雙目視覺三角測量原理，計算出目標(biāo)體的深度信息。通過改變雙目視覺系統(tǒng)與目標(biāo)物體的距離，選取測量點(diǎn)進(jìn)行測試，將實(shí)驗(yàn)得到深度信息與真實(shí)信息比較，得到系統(tǒng)的誤差大小，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明在雙目視覺系統(tǒng)的測量范圍內(nèi)，本文的雙目視覺系統(tǒng)的總體誤差在5%以內(nèi)，誤差較小，為后續(xù)的應(yīng)用奠定了理論基礎(chǔ)。關(guān)鍵詞：雙目視覺；攝像機(jī)標(biāo)定；立體匹配；三維信息恢復(fù)ABSTRACTTherealworldisathreedimensionalworld,usuall
5、y,2Ddisplaycannotmeettheneedsofhumanbeings;peoplewanttobeabletotrulyrestorethethree-dimensionalinformationofspaceobjects.Withtherapiddevelopmentofmoderninformationtechnology,3Ddisplaytechnologyhasbecomemature,itcanreproducetheobjectiveworldofthescene,showingthedepthofthescene,thelevelandaut
6、henticity.Moreandmore3Dapplicationsareenteringandimprovingourlives.Binocularvisionisanimportantformofmachinevision,hastheadvantagesofhighprecision,powerfulexpansionability,longcontinuousworkingtime,resultsareeasytostoreandcopyirreplaceable.Binocularvisionisoneofthemorewidelyused3Drecoveryte
7、chniques.Theconstructionofbinocularvisionsystem,binocularcameracalibration,imageacquisitionandpreprocessing,featureextractionandmatching,depthinformationrecoveryarediscussedandanalyzedinthisarticle,mainlycompletedthefollowingwork:(1)Buildaplatformofbinoc
