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1、雙目立體視覺一雙目視覺簡介雙目立體視覺(BinocularStereoVision)是今年幾何量測量研究中的重要領(lǐng)域，以測量物體的三維輪廓數(shù)據(jù)為目的，主要包括數(shù)據(jù)測量與數(shù)據(jù)后處理兩部分，伴隨著光電傳感器件以及計算機視覺領(lǐng)域的日趨成熟，雙目視覺技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域不斷拓展，目前主要應(yīng)用于：1航空航天、汽車、船舶、模具等工業(yè)制品的逆向設(shè)計2產(chǎn)品質(zhì)量檢測3生物醫(yī)學3D建模4電影特效制作與動漫建模53D打印前期模型輸入二設(shè)備組成（1）相對位置固定的CCD兩個（2）線結(jié)構(gòu)光發(fā)射器一個（3）標定點若干工作原理圖實物圖片三工作原理及算法流程雙目視覺測量原理：如圖所示,假設(shè)空間中一點P在左、右相機中成
2、像位置分別為pl(ul,vl)和pr(ur,vr）,且兩相機坐標系間存在剛性變換關(guān)系R、T。記P點在左右相機坐標系下坐標分別(xl，yl，zl)，(xr，yr，zr,)根據(jù)小孔成像模型又根據(jù)左右目相機位置變換關(guān)系：由此可計算出特征點P在左相機坐標系下的三維坐標為：因此，左相機像面上的任意一點只要能在右相機像面上找到對應(yīng)的匹配點，就可以確定出該點的三維坐標。這種方法是完全的點對點運算，像面上所有點只要存在相應(yīng)的匹配點，就可以參與上述運算，從而獲取其對應(yīng)的三維坐標。其中A=(ur-crx)/frx，B=(vr-cry)/fry，C=(ul-clx)/flx,D=(vl-cly)/f
3、ly;frx，fry，flx，fly分別為左右相機的歸一化焦距,(clx,cly),(crx,cry)分別為左右相機圖像中心像素坐標。七個方程6個未知數(shù)，線性方程組可解，可得P在左目相機的相機坐標系下的坐標(xl，yl，zl)雙目視覺程序算法流程：1．導入第一幀左右目圖像左目圖像右目圖像2.運用canny算法處理圖像左目處理結(jié)果右目處理結(jié)果3.篩選標定點，并利用“極限約束條件匹配”，然后利用雙目視覺原理計算標定點的立體坐標，以后相鄰兩幅圖像的立體標定點的坐標為以后計算相鄰兩幀圖像的坐標系的變換關(guān)系，以便實現(xiàn)自定位的目的做準備。左目處理結(jié)果右目處理結(jié)果4.對左目的圖像進行二值化處
4、理，選取亮度為255的點，然后選取被測物體上的光線的輪廓，以得到光線在被測物體上的像素坐標，并根據(jù)事先標定好的光平面在左目相機坐標系中的方程Z=A*X+B*Y+C，計算物體上被結(jié)構(gòu)光打到的點，在當前左目相機坐標系下，的空間坐標。二值化處理結(jié)果物體上的光線輪廓5.重復(fù)上述步驟，但處理第2幀到第n幀圖像時，需要利用標定點的空間坐標，計算得到當前左目相機坐標系與第一幀左目相機坐標系之間的變換關(guān)系，然后將當前幀處理得到的物體上的點的坐標轉(zhuǎn)化到第一幀左目相機坐標下的三維坐標。四關(guān)鍵技術(shù)（自定位原理）自定位技術(shù)的實現(xiàn)原理：（1）標定點的精準匹配標定點匹配時，如果僅僅利用極限約束條件，往往會
5、出現(xiàn)左目中的一個標定點在右目中會有多個標定點滿足約束條件！這時我們首先對所有的情況都把立體坐標計算出來，掃描圖像時，相鄰兩幀圖像之間運動很小，我們可以近似看作是平移運動，所以正確的標定點的位移一定是近似相等的，以此來排除進入約束條件的錯誤的標定點。自定位技術(shù)的實現(xiàn)原理：（2）旋轉(zhuǎn)矩陣R和平移矩陣T的計算當我們得到了準確的相鄰兩幀圖像對應(yīng)的標定點的準確的運動信息之后，我們需要求解兩個坐標系之間的剛體變換關(guān)系才能將數(shù)據(jù)統(tǒng)一對齊到一個坐標系中，若我們得到了n對對應(yīng)的標定點坐標，我們可以將其關(guān)系表示成如下形式：其中p分別代表標定點在前后幀的空間坐標，R和T代表兩個坐標系之間的最優(yōu)剛體變
6、換關(guān)系，N為測量噪聲。上述公式等價于求其中q分別代表標定點在前后幀的，相對于所有標定點重心的，空間坐標。這個方程可以用SVD方法求其最小二乘解。然后解下面方程求得T。其中分別代表標定點在前后幀的，所有標定點重心的空間坐標。五檢測實例展示掃描一個長方體塊的上表面掃描長方體鐵塊光滑的上表面的效果圖散點圖曲面重建圖掃描一個碗的側(cè)面掃描碗的側(cè)面的效果圖散點圖曲面重建圖
