双目立体视觉量测与空间定位环境的研究

摘要

空间数据在许多领域应用不断扩展与深入，传统的空间信息二维表达方式已不能满足空间数据加工和使用的需要。 双目立体视觉直接模拟人类双眼处理景物的方式，不仅可以实现目标场景的“真三维”再显，而且对目标的空间定位也十分精确。双目立体环境的构造是对双目立体视觉进行深入研究与具体应用的基础，本文对其中涉及的一系列关键问题进行认真分析研究。 全文对双目立体视觉量测与空间环境的构造进行研究。根据生物视觉机理，从重叠度、分像与视差三个方面对构造立体视觉量测环境的基本条件进行分析总结。 在对人眼自然观察条件下视轴交向角与深度感知关系的分析基础上，研究计算机立体成像中图像深度位移与图像视差的定量关系。 立体像对的水平视差、垂直视差和分辨力是影响立体感知舒适度的三个关键方面，本文通过对Panum融合区的研究，对计算机立体感知舒适度关于三者的约束条件进行分析研究。 中心投影是双目立体成像中的最重要的成像方式，本文在摄影测量学的严密理论基础上，对自由度对有效视场的影响、自由度对同名点视差的影响进行讨论与定量分析。 双目立体空间定位模型在许多新型机载和星载传感器中得到应用，文中对利用有理函数模型，从目标像点坐标计算其对应大地坐标进行了研究。 本文得出了图像视差与目标深度位移之间的定量关系及公式表达，并得到有关影响因素对立体感知舒适度的约束条件，完成了中心投影下自由度与有效视场及水平和垂直视差的定量关系及公式推导。 文中提出了利用有理函数模型完成目标点空间定位的解决方案，并在此基础上进行实际应用系统的流程设计及编程实现。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1概述

1.2国内外研究现状

1.3问题的提出与研究意义

1.4本文内容安排

第二章双目立体环境构造原理

2.1双目立体环境下的视觉量测

2.1.1人眼生理结构

2.2.2人眼成像光学模型

2.2.3视觉深度线索

2.1.4双眼单视界

2.1.5 Panum融合区

2.2双目立体环境下的空间定位

2.2.1摄像机标定

2.2.2图像获取与预处理

2.2.3特征点提取

2.2.4立体匹配

2.2.5三维坐标解算与插值

第三章视觉量测环境下的立体感知与舒适度

3.1双目立体视觉量测环境构造条件

3.1.1重叠度条件

3.1.2分像条件

3.1.3视差条件

3.2视觉量测环境下的图像深度感知

3.2.1视轴交向角与深度感知的关系

3.2.2计算机立体成像模型分析

3.2.3图像视差对立体效应的影响

3.3立体观察舒适度的影响因素分析

3.3.1水平视差约束条件

3.3.2垂直视差约束条件

3.3.3分辨力约束条件

第四章中心投影下视觉量测环境影响因素分析

4.1中心投影下摄像机成像的几何模型

4.1.1坐标系的定义

4.1.2内方位元素

4.1.3平动自由度与转动自由度

4.2有效视场影响因素分析

4.2.1单自由度对有效视场的影响分析

4.2.2各自由度的联合效应

4.2.3立体像对的重叠度

4.3同名点视差影响因素分析

4.3.1单自由度对视差的影响分析

4.3.2多自由度间对视差的联合效应

第五章目标点的空间定位环境研究与应用

5.1三维坐标解算模型

5.1.1严格成像模型

5.1.2直接线性变换模型

5.1.3多项式定位模型

5.1.4仿射变换模型

5.1.5有理函数模型

5.2有理函数模型空间定位

5.2.1有理函数模型基本方程

5.2.2有理函数模型扩展形式

5.2.3有理函数模型的空间点三维坐标解算

5.3有理函数模型空间定位系统的设计与实现

5.3.1系统目标

5.3.2系统设计流程

系统实现界面

结论与建议

1主要工作及结论

2展望

参考文献

致谢