双目视觉与障碍物探测方法研究

摘要

双目视觉是计算机视觉研究领域的热点内容，它利用双目摄像头采集图像，并通过计算机的软硬件来对采集到的图像进行处理，来模仿动物双眼的视觉效果。双目视觉根据三角形几何原理获取物体的深度信息并进行三维重建，实现非接触式的测量。本文利用双目视觉来实现障碍物探测，及深度信息的恢复，应用场景为移动机器人、无人机、自主驾驶车辆等方面。 本文以如何建立一个高效、快速、精确并且实用性强的双目障碍物探测系统为原则，分析了国内外已有的成果，主要对双目视觉系统中的摄像机标定技术、图像预处理方法、立体匹配技术、以及深度信息恢复等关键技术进行了深入细致的研究。 摄像机标定：首先研究了双目视觉的理论基础和原理；并对现有的相机标定方法做了研究分析，最终采用经典的张正友标定法对双目摄像头进行了标定，获得了双目摄像头的内外参数。 立体匹配：对双目摄像头得到的图像进行滤波去噪、亮度差异消除、图像细节增强等预处理操作；并应用SGBM算法对图像对进行立体匹配，获得双目视差图。 障碍物深度信息恢复：研究了一种基于视差图的障碍物探测方法，并利用双目视差与深度的关系，得到障碍物的深度信息，达到了障碍探测的要求。

目录

声明

第一章 绪论

1.1 引言

1.2 研究目的与意义

1.3 国内外发展现状

1.4 论文主要研究内容

第二章 双目立体视觉原理及系统实现

2.1 常见双目视觉式

2.2 双目视觉硬件平台及软件流程说明

2.3 本章小结

第三章 双目相机标定

3.1 视觉系统三大坐标系

3.2 相机标定基本方法介绍

3.3 MATLAB实现相机标定

3.4 本章小结

第四章 图像预处理

4.1 图像去噪

4.2 去除图像对间亮度差异

4.3 拉普拉斯锐化

4.4 本章小结

第五章 立体校正与立体匹配

5.1 立体校正

5.2 立体匹配简介

5.3 立体匹配算法详述

5.4 仿真结果与分析

5.5 本章小结

第六章 障碍物探测与深度恢复

6.1 障碍物探测

6.2 静止障碍物的深度信息恢复

6.3 本章小结

第七章 总结与展望

7.1 本文的主要工作

7.2 不足与展望

致谢

参考文献

附录

攻读学位期间参加科研情况及获得的学术成果