基于双目立体视觉的三维灰度数字图像采集与显示技术研究

摘要

基于视差原理的双目立体视觉技术是计算机视觉的一种重要技术，利用这种技术可以精确地获取物体表面的三维信息。 本文以基于双目立体视觉的三维灰度数字图像采集与显示系统的样机研制为中心，在硬件、算法、软件以及实验方面分别开展工作。硬件方面：完成双目立体视觉系统的硬件平台设计。算法方面：结合针孔摄像机模型和选定的坐标系，仔细研究了相关摄像机标定方法，给出本文使用的基于透视变换矩阵的摄像机标定方法的详细推导过程和结果。软件方面包括下位机程序和上位机程序，下位机程序包括：控制CMOS图像传感器完成图像采集、控制FPGA以及SRAM完成图像预处理(目标点提取的硬件算法)以及图像传输(串口)；上位机程序包括：图像信息的获取和显示、相关图像处理算法、三维空间点坐标计算以及部分基于透视变换矩阵的摄像机标定算法。实验方面：根据双目立体视觉的相关理论结合双目立体视觉的硬件平台对三维空间的激光光点进行测量，同时对测量结果进行了分析。 所有以上这些工作体现在第二章、第三章、第四章以及第五章，进而表明基于双目立体视觉的三维灰度数字图像采集与显示系统的样机研制取得初步成功。

目录

文摘

英文文摘

声明

1绪论

1.1双目立体视觉技术的研究背景、目的及意义

1.2双目立体视觉技术的研究现状

1.2.1国外研究情况

1.2.2国内研究情况

1.3本文的主要内容

2双目立体视觉系统的硬件平台设计

2.1引言

2.2硬件平台整体设计方案

2.3器件选型

2.3.1 FPGA选型

2.3.2 ARM选型

2.3.3面阵图像传感器的选型

2.3.4存储设备的选型

2.4硬件平台PCB板的设计及调试

2.4.1硬件平台PCB板的设计

2.4.2硬件平台PCB板的调试

3图像预处理

3.1引言

3.2图像平滑

3.3阈值分割

3.4目标提取

4摄像机标定研究

4.1引言

4.2摄像机标定中几种不同的坐标系简介

4.3摄像机标定的概念以及面阵摄像机的摄像机模型

4.4摄像机标定

4.4.1摄像机标定方法简介

4.4.2基于透视变换矩阵的摄像机标定

5基于双目立体视觉的三维空间点测量

5.1引言

5.2双目立体视觉技术三维测量的基本原理

5.3三维空间激光光点的测量

5.3.1实验原理

5.3.2系统调试

5.3.3实验结果及分析

6总结与展望

6.1总结

6.2展望

致谢

参考文献

附录