双目视觉标定系统的设计与实现

摘要

双目视觉技术作为现代科技中的一个重要组成部分，应用领域十分广泛，主要应用在机器人导航，环境探测，医疗制药，交通运输等重要的行业。双目视觉主要是通过摄像机模拟人眼，拍摄图像获得物体的二维信息，由图像信息经过一系列操作得到深度信息，进而实现三维重建工作。摄像机标定作为该领域中不可缺少的部分，自发展以来，标定方法层出不穷，但主要以人工标定为主，常用的平面模板法在使用过程中需要人为转动标定板，旋转角度不确定，进行不断尝试，工作时间久，效率低；同时在一些危险复杂的环境中人为作业较为困难。因此，针对目前方法存在的不足之处，本文设计一种双目视觉标定系统，用自动化标定方式代替人为标定操作，本文主要研究内容如下：
　　首先，在张正友标定算法的前提下，通过理论推导出每次拍摄图像与转轴之间的关系及图像之间产生的约束条件，确定最小图像数目与转动方式之间的联系，给出如何快速收敛到参数真实值的判断依据。然后，在理论推导基础之上，分析系统设计目标与功能需求，进行系统方案设想与选择，搭建系统整体框架，选择合适的硬件设备用于系统实现。
　　最后，对系统进行设计，利用Microsoft Visual Studio2013结合OpenCV与MATLAB联合开发。首先进行相机环境配置，驱动双目相机，使设备实时采集视频流；组装机械臂，提出一种机械臂路径分配算法，确定机械臂转角最大工作范围，然后设置合适的转动角度和次数，制作合适尺寸的黑白格标定板。最后进行系统搭建，结合可视化界面，验证系统性能，计算摄像机内外参数。实验结果表明，所设计标定系统能在最少图像数目的情况下，得到准确的结果值，系统精度高，性能良好，简单实用。

目录

声明

第1章 绪论

1.1 研究背景及意义

1.2 国内外研究现状

1.3 本文的规划与内容安排

第2章 系统方案选择与整体框架设计

2.1 系统概述

2.2系统整体方案设计

2.3 本章小结

第3章 摄像机标定方法研究

3.1 摄像机标定方法研究

3.2 摄像机标定方法研究深入

3.3 本章小结

第4章 机械臂控制与设计方法

4.1 机械臂概述

4.2 机械臂硬件组成

4.3机械臂路径规划

4.4 机械臂在标定中的作用

4.5 本章小结

第5章 系统设计与实现

5.1相机模块设计

5.2控制模块设计

5.3标定模块设计

5.4软件平台开发与实现

5.5 实验结果及分析

5.6本章小结

结论

参考文献

致谢