嵌入式双目立体视觉软硬件平台设计

摘要

双目立体视觉(BinocularStereoVision)是机器视觉的一种重要形式，因其可简单地利用左右摄像机中的图像信息计算得到相机视野中物体相对于摄像机的深度信息使得该技术拥有广泛的应用前景。特别是经过近几十年来的发展，立体视觉在机器人视觉、航空测绘、反求工程、军事运用、医学成像和工业检测等领域中的运用越来越广，但是双目立体视觉技术的技术复杂性使得该技术在嵌入式应用场合中少有应用。双目立体视觉技术因其自身计算量庞大，往往需要在PC平台或DSP与FPGA共同协作实现。本文中介绍的嵌入式双目立体视觉软硬件平台是双目立体视觉技术在嵌入式应用场景的又一次大胆的偿试。
　　本文重点对嵌入式双目立体视觉软硬件平台的设计进行系统研究，对双目立体视觉技术原理及双目立体匹配算法原理进行了深入学习。文中设计的嵌入式双目立体视觉平台采用TI新出的OMAPL138 DSP(C674X核)与ARM（ARM9核）双核嵌入式处理器作为主处理器，左右摄像头使用两个OV7670图像传感器，全平台共使用3片AL422B FIFO芯片实现对左右图片的缓存及匹配后景深信息的缓存。软件部分主要实现对左右摄像机图像的提取、立体匹配、距离测量、深度信息输出等功能。
　　本文中嵌入式双目立体视觉平台的实现过程可简要概括为：一、硬件平台的原理与实物的设计；二、通过对标准图像的拍摄完成对左右摄像机的标定，得到摄像机的内外参数矩阵；三、将所得摄像机内外参数融入测距算法中，移植到OMAPL138硬件平台上并优化；四、实现对左右图像的目标匹配及对图像中某点的距离测量，输出完成的深度信息图像。

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第1章 绪论

1.1研究背景及意义

1.2嵌入式双目立体视觉技术的发展概况

1.3本文主要工作

1.4本论文的结构安排

第2章 双目立体视觉原理及实现

2.1双目立体视觉原理

2.2双目立体视的实现

2.3本章小结

第3章 立体匹配算法原理

3.1立体匹配概述

3.2立体匹配步骤

3.3本文所用图像匹配算法

3.4本章小结

第4章 嵌入式双目立体视觉平台硬件设计

4.1硬件实现方案介绍

4.2OMAPL138介绍

4.3 图像传感器介绍

4.4 电路原理及PCB介绍

4.5平台实物介绍

4.6本章小结

第5章 嵌入式双目立体视觉平台软件实现

5.1软件开发环境介绍

5.2 嵌入式处理器端软件实现

5.3图像匹配算法编写

5.4匹配算法的移植与优化

5.5本章小结

第6章 平台性能综合分析

6.1平台实现效果介绍

6.2平台所用图像匹配算法测试结果分析

6.3双目匹配精度分析

6.4本章小结

第7章 总结与展望

7.1总结

7.2展望

参考文献

攻读硕士学位期间参与的科研项目和研究成果

致谢

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