双目立体视觉

摘要： 为满足水下机器人水下目标识别、精细作业的需要,研制了一种融合3D点云和二维RGB图像为一体的RGB-D水下相机工程样机。针对水下环境的特殊性,考虑水下多层折射效应,建立水下相机成像及双目立体成像模型。将水下图像转换为空气中的图像来消除折射对重建精度的影响,进行对应点像素匹配,重建3D点云。采用基于颜色校正和暗原色先验的水下图像增强算法对左、右水下图像进行图像增强处理。最后,构建对准叠加模型将3D点云和二维彩色数据叠加融合,获得水下RGB-D图像数据。实验表明:研制的水下RGB-D工程样机具有较好的三维测量精度,3 m远处的系统重建误差为2.6 mm,颜色再现真实,3D点云数据与RGB二维图像对准精准。这对于水下目标识别和水下机器人精细作业具有重要意义。

摘要： 双目立体视觉是计算机视觉研究最重要的组成部分之一。该文旨在构建一个双目视觉系统用来测量相机与物体的距离。通过双目相机进行图像采集,使用Matlab Calibration Toolbox工具对相机标定,然后进行左右图像校正,最后对校正的图像进行立体匹配,得到被测物体的视差图及其物体的3D坐标。实验表明:这个方案具有可行性,为下一步的实验研究提供了很大的帮助和基础。

摘要： 针对摘钩作业时间短,需要在机器人和车厢同步时准确识别目标把手和测距的问题,提出使用双目立体视觉技术配合机械臂自动摘取车钩的方法并对视觉部分进行深入研究:通过图像预处理和模板匹配技术识别目标把手,在利用特征检测和匹配算法恢复双目摄像机间的位姿信息,并对双目摄像机的位姿信息进行校正.为了克服立体匹配时光照不均的影响,提出了基于局部融合的立体匹配算法获取视差图,最后使用三角测量计算列车分解区域中目标把手的深度信息,实现三维重建.此方法可以在识别把手位置后,测量把手距双目视觉系统的物理距离,为机器人自动摘钩提供数据基础.

摘要： 针对光栅投影系统中棋盘格标定板角点检测时易受图像噪声和模糊影响,提出了一种新颖的基于圆阵列标定板的光栅投影系统标定方法。利用摄像机的非线性成像模型,设计了一种基于透视变换和圆心排序的圆心自动匹配算法,实现了圆心像素坐标与对应世界坐标的匹配;将投影仪视作逆向摄像机构成双目立体视觉模型,借助采集的水平与垂直光栅图像,利用九步相移与三频外差算法进行相位解算,结合圆心匹配算法获得投影仪标定所需的圆心像素坐标,完成摄像机与投影仪的标定。实验结果表明,所提出的方法易操作、精度高,系统标定精度可达0.2713像素,较棋盘格标定板而言,该方法标定的重投影误差降低约29.9%,较未进行透视变换的圆阵列标定板,该方法标定的重投影误差降低约6.4%。

摘要： 针对传统的脱靶量测试设备体积庞大、不便移动且测试成本高等缺点,提出了一种基于弹道曲线模型的双目立体视觉的脱靶量测试方法。研究了摄像机的成像模型及坐标系变换,分析了摄像机标定的一般方法,构建了摄像机标定模型,并推导了标定参数的表达式。基于双目立体视觉测试技术设计了弹道曲线模型的弹丸脱靶量测量系统,其测量过程简单且标定结果稳定,可实现弹丸运动目标的快速检测,通过对运动目标的空间定位和轨迹拟合实现了脱靶量的测试。实验结果表明:弹道直线模型和曲线模型均能简便地求解飞行弹丸脱靶量,后者比前者更贴近实际弹丸飞行轨迹,可获得更高精度的脱靶量,弹道曲线模型的脱靶量平均绝对误差(MAE)比直线模型降低了大约一半。

摘要： 矸石含煤率是选煤生产的关键指标之一,目前还不能在线检测。因此,提出一种基于机器视觉和粒子群支持向量机的新方法来检测矸石含煤率。首先将采集到的矸石胶带上的单目图像进行分割,识别出属于煤和矸石类别的各个区域。从各区域中提取出尺寸特征参数和密度特征参数,分别得到煤和矸石的特征参数,再将矸石的特征参数除以煤的特征参数,得到样本图片的二维特征参数。同时在胶带上采集双目图像,获取图像的高度信息,计算高度比三维图像特征,通过计算Pearson相关系数筛选出八个最优特征,最后利用支持向量机预测矸石含煤率并通过粒子群优化算法对模型进行优化。建立平面特征模型与三维特征模型,对比分析两个模型的预测结果,三维特征模型的性能明显优于平面特征模型,平均相对误差为7.57%。

摘要： 传统的物体颜色测量方法,均是针对平面物体而言的,不适用于3D物体尤其是表面不规则的3D物体表面的颜色测量.随着3D彩色打印技术的飞速发展,亟需一种快速的直接的3D物体颜色测量方法.鉴于此,提出了一种基于双目立体视觉的3D物体颜色测量方法.在标准LED灯箱中,首先使用双目相机采集标准棋盘格图像进行相机几何参数的标定,利用标定后的相机参数重建物体的3D图像,再采集标准色卡图像进行相机颜色特征化处理,建立3D图像RGB颜色值与CIE XYZ三刺激值之间的数学模型,然后采集被测物图像并从重建的3D图像中提取物体像素点的空间几何信息和颜色信息,实现3D物体的空间位置和颜色的测量.实验中,采用低端网络双目相机和DigiEye 240色卡,训练具有20项三阶多项式的相机特征化模型,模型训练误差为3.5 CIELAB色差单位,用ColorChecker 24色卡作为测试目标物,测试误差为5.7 CIELAB色差单位,略大于训练误差3.5.实验结果表明,该方法具有一定的测量精确度,可以测量传统颜色测量仪器无法测量的3D物体的颜色.

摘要： 设计并搭建了一套移动机器人环境识别系统。以机器人操作系统(ROS)为主控,结合双目立体视觉的识别及应用原理,让机器人拥有类似人类的眼睛,并配置雷达加以辅助,使机器人同时拥有类似人类的听觉,从而实现机器人具有地图构建、路径规划等功能,让机器人能够模仿人类实现对环境信息的有效接收和识别。同时,在不同场景下对搭建的识别系统进行了测试。结果表明,该系统具有可靠性高、可移植性强、成本低等优点,对机器人代替人类进行区域勘察工作的应用具有参考价值。

摘要： 轮毂型号识别是为了对混流在轮毂生产加工流水线上的轮毂进行自动分选。本研究首先改进双目立体视觉算法,并使用该模型对轮毂生产厂家原始图像进行采集并处理,对处理后的图像进行三维重建,得出轮毂高度和直径等信息作为辅助信息,最后利用提取的特征信息进行模板匹配识别轮毂型号。实验结果表明,该方法能够有效提高轮毂测量精度和轮毂型号识别,识别精度达到98.65%,为今后的轮毂型号识别研究提供参考。

摘要： 针对目前工业车辆测距避障技术中易受环境影响、信号干扰等问题,提出一种基于双目定位测距的工业车辆实时避障方法.首先,对双目深度相机进行标定,将采集到的车辆正后方作业环境图像进行双目立体矫正;其次,使用SGBM算法计算得到视差图,并结合相机内参通过三角变换原理进行3D点云重建;接下来,对地面进行标定并拟合地面方程,自定义有效检测范围及安全预警范围;最后,对行人进行方位检测,设计了直行及转弯测距算法对范围内检测到的行人进行距离计算,最终实现范围预警与实时规划避障.4组实验结果表明,行人测距算法在直行及转弯状态下0–3 m和3–5 m范围内误差均分别低于0.1 m和0.2 m,行人检测算法的识别精度为97.38%,检测帧率为22.12 fps,该方法在设定范围内具有较高的灵敏性,具备较好的实时避障效果.

摘要： 膜结构在大跨度建筑中应用广泛,为了更加高效，更加精准的对膜结构气弹试验中的振动响应进行观测，本文综合现有的新兴的非接触式观测技术，着眼于双目立体视觉技术，旨在将双目立体视觉技术用于膜结构的气弹响应监测中。

摘要： 本文介绍了金属靶板变形测试系统的组成、测量流程及原理,并对测量精度进行了验证,最后通过实验对靶板变形形状进行了测量.基于传统测量设备无法测量靶板变形的现状,并考虑到靶板变形测量对靶板抗侵彻机理分析的重要性,引入双目立体视觉技术,开发了靶板变形测试系统.该系统可以对靶板变形形状进行三维重构,计算靶板的凸起高度与损伤面积.基于双目立体视觉技术开发的靶板变形测试系统操作方便，计算效率较高，测量准确且精度达到了0.01mm量级。该系统首次将双目立体视觉技术运用于靶板变形测量，实现了对靶板抗侵彻变形后损伤区域的凸起高度与凸起面积的准确测量与计算，为防护结构的抗侵彻研究提供了重要参考数据。

摘要： 提出了一种基于双目立体视觉和SVM算法的行人检测方法.采用行人样本的头肩HOG特征训练分类器,通过双目视觉系统获取待检测目标左右图像,经过摄像机标定和立体匹配之后,计算图像共轭点的视差生成深度图,以基于距离的阈值分割确定运动目标所在的ROIs,有效去除背景信息;提取分割图像的HOG特征,投入SVM分类器训练得到检测子;加载分类器在前景图像中做多尺度检测,标记检测出来的运动目标.实验表明:该方法能对复杂场景下不同尺度和姿态的行人进行有效检测,具有较高的鲁棒性和检测率,且具有很好的实时性.

摘要： 针对现有管道病害测量效率低、成本高、精度低等状况,提出了一种基于双目立体视觉的管壁腐蚀测量方法.通过对现有匹配技术、管壁图像特点、双目视觉尺度和旋转不变性的成像特点分析,改进现有的ORB和SURF算法,基于改进算法分别完成腐蚀轮廓及区域的特征点匹配,降低了匹配难度、改善匹配准确度及速度.利用平行直线的仿射不变性,研究了基于管壁病害点云数据的腐蚀深度和面积的测量算法.实验测得管壁腐蚀深度平均误差为5.5603mm,腐蚀面积的绝对误差为38.687cm2,结果表明本文所提算法能满足实际管壁测量需求,具有较强的鲁棒性,测量准确、高效.

摘要： 针对现有手术导航系统中存在不同三维空间注册精度低、需要额外复杂设备辅助完成手术器械实时跟踪的问题,设计并实现一种基于视觉的手术导航系统.利用正弦结构光重建病人空间面部点云;利用人脸面部特征进行病人空间与模型空间由粗到精的空间注册;利用分步角点检测算法和双目立体视觉原理恢复手术器械上标记点的三维坐标,并利用卡尔曼滤波获取手术器械精确的位置与姿态.实验表明,基于视觉的手术导航系统能够实现准确、稳定、实时的手术器械跟踪要求.

摘要： 螺旋桨背片空泡分布形态、变化趋势、面积、厚度、体积变化率对研究桨叶剥蚀、螺旋桨噪声及激振力具有重要的意义.通过双目立体视觉的计算机技术,利用两台不同角度的摄像机采集同一时刻的桨叶背片空泡,计算空间点在两幅图像中的视差,获得该点的三维坐标值,得到螺旋桨空泡面积和体积信息.通过连续采集空泡图像信息并实时处理可进一步得到螺旋桨背片空泡发展趋势和体积变化率信息,为解决降低螺旋桨激振力和噪声、桨叶剥蚀等问题提供了重要的技术检测手段,有助于螺旋桨设计者提供更优秀的螺旋桨方案.

摘要： 针对传统国内外绝缘子尺寸测量方法工作量大、效率低、成本高等问题,本文基于双目立体视觉原理,建立了双目立体视觉模型,研制了一种双目变焦绝缘子外形尺寸测量系统,实现了对绝缘子外形尺寸的在线检测,提出了激光线性辅助光源方法,解决了绝缘子表面上特征点难提取的问题,经过实验室和现场应用果表明,该系统对绝缘子外形尺寸的测量精度高于±15％,运行稳定,基本满足绝缘子外形尺寸实际测量的要求.

摘要： 根据双目视觉原理,本文介绍了双目立体视觉测量系统的组成,对系统涉及的关键技术进行了研究,利用Visual Studio2010、MATLAB标定工具箱与Opencv2.4.9函数库,结合相关硬件设备,实现了双目立体视觉测量系统.经过试验验证,系统能够对空间物体的三维位置进行高精度的测量,满足对物体的三维测量要求.

摘要： 随着人们对产品和生活的要求越来越高,3D技术已经深入到每一个领域,AOI也不例外.单单靠图像去判定电路板的好与坏已经不能满足日新月异的SMT产业.3D技术是一个新型技术,虽然方法多样,但是总体来说,一种是被动式测量,一种是主动式测量,两种方法在不同领域有不同的应用,相得益彰,各有千秋.对于AOI来说，背景环境复杂，元件特征单一，把双目立体视觉应用到3DAOI中去还存在一定的难度。激光三角法是一个经典方法，它用了最简单的数学原理，实现了高度的测量，简单实用。相位测量轮廓术由于其精度高，系统稳定，成为了SMT测量锡膏和微小元件的主流方法。

摘要： 为了实现自由曲面对象的三维形貌测量,搭建了便携式三维视觉测量系统.采用双目立体视觉与相移光栅结合的方式实现了完整三维轮廓数据测量并对系统涉及的主要算法进行了分析.首先,结合双目立体视觉、相位测量术和多频外差法计算出单视局部数据点;然后,使用辅助靶标实现多视数据的初始拼接;最后,对测量数据进行噪声滤除、优化拼接和冗余点滤除等操作,从而获得完整测量数据.通过实验验证了系统的可行性和测量精度,结果表明:系统的测量精度约为0.04 mm,单视测量和计算时间约为10s,两邻视间的数据处理与完整拼接耗时约为20 s.实验显示该系统能够较快速、完整、高精度地获取物体的三维数据,基本满足一般测量对象的应用需求.

摘要： 提供一种小型并且能够获得适当的立体感、能够良好地校正像差的立体视觉光学系统以及具备该立体视觉光学系统的内窥镜。立体视觉光学系统具有从物体侧起依次配置的负折射力的第一透镜组(G1)、正折射力的第二透镜组(G2)以及正折射力的后侧透镜组，后侧透镜组具有第一后组和第二后组，第一透镜组(G1)与第二透镜组(G2)被配置为各自的光轴一致，第一透镜组(G1)的光轴、第一后组的光轴以及第二后组的光轴位于同一平面上，第一透镜组G1的光轴位于第一后组的光轴与第二后组的光轴之间，该立体视觉光学系统满足下面的条件式(1)。0.08≤((‑L/2)×(f1/f2))×(1/WD)≤0.25(1)。

摘要： 提供一种立体视觉测量系统和方法。该系统包括主控装置和至少两个协同装置，主控装置与至少两个协同装置通信连接，并被配置为控制各协同装置；各协同装置为可移动装置，并带有图像获取部；各协同装置被配置为在标定阶段获取第一场景的第一图像和第一图像的第一图像信息，并将第一图像和第一图像信息发送给主控装置，各协同装置还被配置为在测量阶段获取第二场景的第二图像和第二图像的第二图像信息，并将第二图像信息发送给主控装置，主控装置被配置为在标定阶段获取各图像获取部的参数信息；主控装置还被配置为在测量阶段根据参数信息和第二图像信息获得第二场景的三维重建信息。可实现长距离/距离可调的多图像获取部的立体测量。

摘要： 本发明提供了一种立体视觉系统的增强方法及立体视觉系统，首先获取一立体视觉系统对同一视觉场景拍摄的多个原始图像并得到原始视差图像；然后，通过提取视差值为最小有效视差值对应像素来获取背景像素并建立背景的特征模型，通过提取视差值为连续无效视差值对应像素片段来获取空洞像素并建立空洞的特征模型，通过提取邻域视差值为连续有效视差值对应像素片段来获取邻域有效像素并建立邻域的特征模型，通过度量三者的特征模型的相似度选择填补空洞像素的视差值，本发明能够准确的区分所述空洞像素为背景或前景，以准确的填补所述空洞像素。

摘要： 本发明提供了一种立体视觉系统的增强方法及立体视觉系统，立体视觉系统拍摄的被主动照明的多个第一红外图像，所述第一红外图像中包含阵列分布的光斑；然后依次采用低通滤波和高通滤波去除尺寸小于或等于光斑尺寸的边缘或纹理并恢复尺寸大于光斑尺寸的边缘或纹理得到第三红外图像，从而在不增加任何额外硬件的情况下，获得不包含光斑纹理的红外图像且不增加新的遮挡点，采用所述第三红外图像及多个所述第一红外图像可以得到稳健深度图像，以提高立体视觉系统的稳健性。

摘要： 本发明涉及一种用于在规定的确定大小的显示器屏幕上从输入视频信号中生成包括左视图（1）和右视图（2）的3D图像供观看者以某个距离观看的设备和方法。该设备包括：用于测量观看者和显示器之间的距离（D）的部件；用于确定与显示器屏幕5的确定大小和测得的距离6相关的视差阈值，以获得2D和3D兼容等级的部件7；用于编辑与左和右视图之间的视差值对应的视差图的部件4；用于与所确定的阈值比较，分析视差图的视差值直方图的部件8；以及用于在直方图的视差等级大于所确定的视差阈值时通过视图内插替换左或右视图之一，以使得直方图的视差等级小于所确定的阈值的部件9。

摘要： 本实用新型提供一种用于立体视觉的双目成像设备及双目视频监控系统，其中，双目成像设备包括：具有相同结构的两图像采集模块，用于采集视频图像，其中，每一图像采集模块都包括：数字图像传感器和逻辑电平转换芯片；具有第一通信接口、且用于输出视频信号至外部设备的第一通信接口电路，其中，第一通信接口电路与一逻辑电平转换芯片相连的各信号传输线的长度等于其与另一逻辑电平转换芯片相连的相应各信号传输线的长度，且其与一数字图像传感器相连的各信号传输线的长度等于其与的另一数字图像传感器相连的相应各信号传输线的长度，在此基础上再增加一控制双目成像设备的开发板，即可实现双目监控，该双目成像设备及双目视频监控系统成本低廉。

摘要： 本发明涉及一种教练式双目立体视觉装置及高精度立体视觉图像获取方法，属于立体视觉技术领域，解决了现有立体视觉装置无法同时满足高精和低成本的问题。装置包括：双目立体视觉单元，离线采集视场范围内的双目样本图像及在线采集被测范围的双目实时图像，处理得到双目可见光非立体图像、匹配代价图及双目立体视觉图像；教练单元获取同一视场范围内的精确立体视觉图像；智能学习单元根据基于双目样本图像得到的双目可见光非立体图像中的一幅、匹配代价图、双目立体视觉图像及精确立体视觉图像，训练存储在智能学习单元中的深度卷积神经网络，直至收敛；还在收敛后，基于处理双目实时图像得到的相应图像，得到被测范围的高精度的立体视觉图像。

摘要： 本发明涉及一种教练式双目立体视觉装置及高精度立体视觉图像获取方法，属于立体视觉技术领域，解决了现有立体视觉装置无法同时满足高精和低成本的问题。装置包括：双目立体视觉单元，离线采集视场范围内的双目样本图像及在线采集被测范围的双目实时图像，处理得到双目可见光非立体图像、匹配代价图及双目立体视觉图像；教练单元获取同一视场范围内的精确立体视觉图像；智能学习单元根据基于双目样本图像得到的双目可见光非立体图像中的一幅、匹配代价图、双目立体视觉图像及精确立体视觉图像，训练存储在智能学习单元中的深度卷积神经网络，直至收敛；还在收敛后，基于处理双目实时图像得到的相应图像，得到被测范围的高精度的立体视觉图像。

摘要： 本实用新型提供了一种双目立体视觉相机的成像系统和双目立体视觉相机，该成像系统包括：第一镜头组件和第二镜头组件；第一镜头组件包括：第一反射超表面和第一图像传感器；第二镜头组件包括：第二反射超表面和第二图像传感器；第一反射超表面对入射的成像光线进行相位调制，将相位调制后的成像光线反射到第一图像传感器中；第二反射超表面对入射的成像光线进行相位调制，将相位调制后的成像光线反射到第二图像传感器中。超表面本身轻，薄，简，且采用反射超表面对入射的成像光线进行相位调制，并将相位调制后的成像光线反射到对应的图像传感器中，缩短了相机的实际物理尺寸，使得双目立体视觉相机重量轻，且具有更小的结构空间来等效大基线距。

摘要： 本实用新型涉及一种采用双目立体视觉方法获取三维立体视觉的系统，属于三维立体视觉获取领域。图像传感器Ⅰ、Ⅱ均匀对称分布，中心距为12cm，所述图像传感器Ⅰ、Ⅱ分别与深度图像芯片相连，所述深度图像芯片通过USB输出接口与上位机相连；时钟电路、电源电路分别与深度图像芯片相连，所述电源电路连接有滤波电路。优点在于：结构简单、新颖，成本低，使用方便。采用独立芯片方式实现深度图像计算，同时能够获取彩色图像和深度图像，节省了CPU占用率，实时性好和图像分辨率高，而且经济快捷。实用性强。