基于双目视觉的三维测量系统设计与实现

摘要

目标测量技术是图像视频侦查技术中的一种重要技术手段，它是指通过照相机或摄像头所获取监控图像和视频序列，利用光学几何知识、计算机视觉以及图像处理技术对其进行相关处理以此获得目标长度和高度的一种测量方法。基于视频图像的目标三维测量可以为侦查破案提供审讯和诉讼等方面的重要的证据支撑，从而较快锁定提供侦查方向、缩小侦查范围，提高案件侦破率。
　　本研究主要内容包括：⑴改进了基于最小二乘法的摄像机标定技术。分别对左右摄像头进行单目标定，之后再通过标定得到的内外参数求取两个摄像头之间的空间位置关系。由于最小二乘优化的稳定性较差，所以对于摄像机标定得到的参数改用总体最小二乘估计进行优化，在保证估计精度的情况下，提高参数估计的稳定性。⑵提出了基于摄像机矩阵的目标长度测量方法。为了避免视差法所涉及的立体匹配困难，直接通过求取摄像机矩阵的方法对三维坐标进行计算，提高了测量的准确度。⑶研究了基于消失点的目标高度测量方法。因为缺少必要的几何约束，目标垂足点的图像点较难获得，此时引用消失点的知识，求取目标的顶点和垂足点，代入高度模型公式进行目标高度的计算。

目录

声明

专用术语注释表

第一章 绪论

1.1课题研究的背景和意义

1.2国内外研究现状

1.3本文的主要工作和结构安排

第二章 相关知识介绍

2.1引言

2.2摄像机标定

2.3双目标定

2.4消失点的基本知识

第三章 基于总体最小二乘优化的摄像机标定技术

3.1摄像机内外参数的求解

3.2矫正畸变

3.3总体最小二乘优化参数

第四章 基于摄像机矩阵的空间长度求解

4.1双目标定参数校正图像

4.2视差法求解空间坐标

4.3摄像机矩阵求解空间坐标

4.4本章小结

第五章 基于消失点的空间高度求解

5.1标定场景下的高度测量

5.2未标定场景下的物体高度测量

5.3本章小结

第六章 实验结果及结果分析

6.1实验环境和数据

6.2实验框图和功能介绍

6.3实验结果及数值分析

第七章 总结与展望

7.1总结

7.2展望

参考文献

附录1 攻读硕士学位期间参加的科研项目

致谢