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水下双目立体视觉对应点匹配与三维重建方法研究
被引量：
12
1
作者
庄苏锋
屠大维
+1 位作者
张旭
姚钦舟
《仪器仪表学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2022年第5期147-154,共8页
针对水下双目立体视觉成像稠密立体匹配因不满足空气中极线约束问题,提出一种水下对应点匹配与三维测量方法,可将水下双目相机采集的立体图像校正为符合共面行对齐原则的图像对,再套用空气中成熟的立体匹配方法得到水下左右相机图像视差...
针对水下双目立体视觉成像稠密立体匹配因不满足空气中极线约束问题,提出一种水下对应点匹配与三维测量方法,可将水下双目相机采集的立体图像校正为符合共面行对齐原则的图像对,再套用空气中成熟的立体匹配方法得到水下左右相机图像视差图,从而实现水下目标的三维重建。首先,将进入相机的所有光线总和看成光场,采用四维光场参数表达对每一条光线建模,据此建立相机的折射成像模型和双目立体视觉模型并计算光线的方向向量;根据光线的光场表达将光线转化为点矢量的形式,计算方向图像上任意像点对应原图像的像素坐标并确定位置映射关系。通过插值即可快速得到符合行对齐原则的左、右方向图像,并最终获得每条光线对应的视差图。仿真结果表明,方向图像的行对齐误差小于0.8 pixel。水池实验采用事先标定的靶球作为目标物,利用随机散点主动投射以增加目标物表面的纹理信息,对靶球多次测量的均方根误差为2.8 mm,具有较高的测量精度。
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关键词
水下
双目立体视觉
水下
立体匹配
水下三维重建
光线的四维参数化表达
水下
双目立体视觉折射模型
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职称材料
基于双目立体视觉的水下RGB-D相机
被引量：
8
2
作者
庄苏锋
吉勇
+1 位作者
屠大维
张旭
《光子学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2022年第4期161-175,共15页
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...
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。
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关键词
双目立体视觉
水下
相机成像模型
水下
图像增强
水下三维重建
点云色彩对准叠加模型
水下
RGB-D相机
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职称材料
题名
水下双目立体视觉对应点匹配与三维重建方法研究
被引量：
12
1
作者
庄苏锋
屠大维
张旭
姚钦舟
机构
上海大学机电工程与自动化学院
出处
《仪器仪表学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2022年第5期147-154,共8页
基金
国家自然科学基金(62176149,61673252)项目资助。
文摘
针对水下双目立体视觉成像稠密立体匹配因不满足空气中极线约束问题,提出一种水下对应点匹配与三维测量方法,可将水下双目相机采集的立体图像校正为符合共面行对齐原则的图像对,再套用空气中成熟的立体匹配方法得到水下左右相机图像视差图,从而实现水下目标的三维重建。首先,将进入相机的所有光线总和看成光场,采用四维光场参数表达对每一条光线建模,据此建立相机的折射成像模型和双目立体视觉模型并计算光线的方向向量;根据光线的光场表达将光线转化为点矢量的形式,计算方向图像上任意像点对应原图像的像素坐标并确定位置映射关系。通过插值即可快速得到符合行对齐原则的左、右方向图像,并最终获得每条光线对应的视差图。仿真结果表明,方向图像的行对齐误差小于0.8 pixel。水池实验采用事先标定的靶球作为目标物,利用随机散点主动投射以增加目标物表面的纹理信息,对靶球多次测量的均方根误差为2.8 mm,具有较高的测量精度。
关键词
水下
双目立体视觉
水下
立体匹配
水下三维重建
光线的四维参数化表达
水下
双目立体视觉折射模型
Keywords
underwater binocular stereo vision
underwater stereo matching
underwater 3D reconstruction
four-dimensional parametric representation of the light
refraction model of underwater binocular stereo vision
分类号
TH74 [机械工程—光学工程]
TP39 [自动化与计算机技术—计算机应用技术]
TP751 [自动化与计算机技术—检测技术与自动化装置]
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职称材料
题名
基于双目立体视觉的水下RGB-D相机
被引量：
8
2
作者
庄苏锋
吉勇
屠大维
张旭
机构
上海大学机电工程与自动化学院
出处
《光子学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2022年第4期161-175,共15页
基金
国家自然科学基金(Nos.62176149,61673252)。
文摘
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。
关键词
双目立体视觉
水下
相机成像模型
水下
图像增强
水下三维重建
点云色彩对准叠加模型
水下
RGB-D相机
Keywords
Binocular stereo vision
Imaging model of the underwater camera
Underwater image enhancement
Underwater 3D reconstruction
Alignment overlay model of point clouds and colors
Underwater RGB-D camera
分类号
TH74 [机械工程—光学工程]
TP3 [自动化与计算机技术—计算机科学与技术]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
水下双目立体视觉对应点匹配与三维重建方法研究
庄苏锋
屠大维
张旭
姚钦舟
《仪器仪表学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2022
12
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职称材料
2
基于双目立体视觉的水下RGB-D相机
庄苏锋
吉勇
屠大维
张旭
《光子学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2022
8
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