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。 展开更多

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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核环境水下双目视觉立体定位技术研究 被引量：7

2

作者 黄文有 徐向民 +2 位作者 吴凤岐 吴玉 邓志燕 《光电工程》 CAS CSCD 北大核心 2016年第12期28-33,共6页

为提高核电站特殊作业环境下(高放射性,同时兼具水下、高温、高压、硼酸等)各智能装备的作业定位精度,本文建立了综合考虑折射效应和透镜畸变影响的水下双目视觉定位非线性数学模型。以摄像机针孔成像模型为基础,分析硼酸水下视觉的成... 为提高核电站特殊作业环境下(高放射性,同时兼具水下、高温、高压、硼酸等)各智能装备的作业定位精度,本文建立了综合考虑折射效应和透镜畸变影响的水下双目视觉定位非线性数学模型。以摄像机针孔成像模型为基础,分析硼酸水下视觉的成像原理以及影响因素并提出了一种适用于非结构环境的水下双目视觉定位方法。为验证所提方法的有效性,本文在空气、普通水以及不同浓度硼酸水下进行对比实验。实验结果表明,不同浓度硼酸对摄像机成像折射影响不大,且利用该方法计算的目标物属性尺寸与实际值接近,误差小。 展开更多

关键词 核电站 硼酸 水下 双目视觉 立体定位

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基于扩展Kalman预测模型的双目立体视觉图像特征点跟踪方法 被引量：13

3

作者 任少盟 魏振忠 张广军 《电子测量技术》 2012年第1期71-75,84,共6页

针对双目立体视觉动态测量中图像特征点快速跟踪问题,提出了一种利用Kalman预测模型进行图像点跟踪的方法。该方法以图像特征点坐标值为观测向量,将坐标值和图像特征点运动速度作为状态向量,首先建立了线性Kalman预测递推模型,在此基础... 针对双目立体视觉动态测量中图像特征点快速跟踪问题,提出了一种利用Kalman预测模型进行图像点跟踪的方法。该方法以图像特征点坐标值为观测向量,将坐标值和图像特征点运动速度作为状态向量,首先建立了线性Kalman预测递推模型,在此基础上引入了极线约束条件,进一步建立了图像特征点非线性扩展Kalman预测递推模型。实验表明该方法得到的特征点的预测轨迹和真实轨迹符合度好,预测精度高、速度快、通用性强。 展开更多

关键词 Kalman预测模型 极线约束 圆斑中心提取 图像点跟踪 双目立体视觉

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基于双目立体视觉的水下RGB-D相机 被引量：8

4

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。 展开更多

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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双目立体视觉成像系统水下建模与标定方法 被引量：9

5

作者 刘建业 庄苏锋 +2 位作者 屠大维 张璨 金攀 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第12期11-23,共13页

双目视觉系统水下应用时,空气中的测量模型和标定方法失效,导致水下三维重建难以实现。提出一种水下双目立体视觉成像模型,并据此开展标定方法研究。用光线四维参数化表示方法描述水下相机成像过程,建立水下双目立体视觉成像模型;在保... 双目视觉系统水下应用时,空气中的测量模型和标定方法失效,导致水下三维重建难以实现。提出一种水下双目立体视觉成像模型,并据此开展标定方法研究。用光线四维参数化表示方法描述水下相机成像过程,建立水下双目立体视觉成像模型;在保留光线信息的基础上,根据共面约束标定出分界面法向量与空气介质厚度的初始值,并构建最优目标函数进行非线性优化,以获取高精度的标定参数。进行了系统参数标定仿真分析、系统标定实验和水下标准球棒测量实验,结果表明:系统参数标定仿真分析的平均误差为0.078 pixel,系统标定实验的平均误差小于0.12 pixel,水下标准球棒测量误差的标准差优于1.2 mm。水下实物三维重建实验进一步表明,该系统具有较好的水下三维重建效果。 展开更多

关键词 双目立体视觉 水下成像模型 相机标定 光线四维参数化表示 三维重建

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双目立体视觉系统的非线性摄像机标定技术 被引量：14

6

作者 刘源泂 孔建益 +1 位作者 王兴东 刘钊 《计算机应用研究》 CSCD 北大核心 2011年第9期3398-3400,共3页

针对双目立体视觉的工业检测精度和实时性要求,采用LENZ畸变模型建立基于面阵CCD的双目成像几何模型,分析了成像模型的内外参数及针孔模型的局限性,提出改进的双目立体视觉系统摄像机两步标定方法。利用HALCON标定板及函数库平台,采用... 针对双目立体视觉的工业检测精度和实时性要求,采用LENZ畸变模型建立基于面阵CCD的双目成像几何模型,分析了成像模型的内外参数及针孔模型的局限性,提出改进的双目立体视觉系统摄像机两步标定方法。利用HALCON标定板及函数库平台,采用亚像素精度的边缘提取和椭圆拟合算法精确获取标定点,以建立像点与空间点的对应关系,并对标定参数进行非线性优化。实验证明该标定算法灵活准确,并具有良好的可扩展性。 展开更多

关键词 双目立体视觉 摄像机标定 CCD成像模型 畸变模型 HALCON

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双目视觉的立体标定方法 被引量：26

7

作者 刘俸材 谢明红 王伟 《计算机工程与设计》 CSCD 北大核心 2011年第4期1508-1512,共5页

为实现双目视觉系统的立体标定,分析了摄像机成像模型,并充分考虑了透镜的径向畸变和切向畸变,提出了一种新的立体标定算法。该算法利用张正友的灵活标定算法,初步求取摄像机的内参数,结合Brown算法并提取图像中角点的子像素级坐标,精... 为实现双目视觉系统的立体标定,分析了摄像机成像模型,并充分考虑了透镜的径向畸变和切向畸变,提出了一种新的立体标定算法。该算法利用张正友的灵活标定算法,初步求取摄像机的内参数,结合Brown算法并提取图像中角点的子像素级坐标,精确求取摄像机内参数和畸变向量。为方便后续的图像校正,基于前面的单个摄像机标定,通过计算空间中的景物点在左右摄像机成像平面上的位置关系,计算出双目视觉系统中两个摄像机之间的旋转矩阵R和平移向量T,从而实现了立体标定。实验结果表明,该算法能取得较高的精度,可以应用于双目视觉系统。 展开更多

关键词 双目立体视觉 摄像机标定 摄像机模型 立体标定 角点提取

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双目视觉中的一种人脸立体匹配及视差计算方法 被引量：3

8

作者 雷蕴奇 宋晓冰 +2 位作者 袁美玲 柳秀霞 欧阳江帆 《厦门大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2009年第1期36-41,共6页

研究并实现了一种基于双目视觉的人脸立体匹配计算方法.采用OpenCV技术结合肤色模型检测技术得到准确人脸区域,在实验对比了3种相似性度量算子优缺点的基础上,采用互相关性度量算法作为区域匹配方法.为了缩小搜索范围及提高匹配准确率,... 研究并实现了一种基于双目视觉的人脸立体匹配计算方法.采用OpenCV技术结合肤色模型检测技术得到准确人脸区域,在实验对比了3种相似性度量算子优缺点的基础上,采用互相关性度量算法作为区域匹配方法.为了缩小搜索范围及提高匹配准确率,提出结合极线约束、人脸区域约束、人脸对称性等约束条件进行立体匹配,再利用左右一致性原则进行视差后处理.实验表明,本文给出的算法在时间效率上以及对应点的匹配率上有了较大的提高,效果较好,可为后续进行人脸三维重建提供良好的基础. 展开更多

关键词 人脸立体匹配 人脸检测 定位 双目视觉模型 相似性度量算子 区域匹配

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双目立体视频最小可辨失真模型及其在质量评价中的应用 被引量：4

9

作者 张艳 安平 +1 位作者 张秋闻 张兆杨 《电子与信息学报》 EI CSCD 北大核心 2012年第3期698-703,共6页

该文针对目前最小可辨失真(JND)模型只能应用于评价单视点视频的问题,探索一种以双眼亮度关系为基本出发点的双目立体视频的JND模型。首先根据立体视频特性引入双眼亮度关系模型,然后考虑了背景亮度掩盖、纹理掩盖、帧间掩盖、空间时间... 该文针对目前最小可辨失真(JND)模型只能应用于评价单视点视频的问题,探索一种以双眼亮度关系为基本出发点的双目立体视频的JND模型。首先根据立体视频特性引入双眼亮度关系模型,然后考虑了背景亮度掩盖、纹理掩盖、帧间掩盖、空间时间对比灵敏度、眼睛运动等因素,提出了双目JND模型,最后将该双目JND模型应用到立体视频质量评价方法中。实验结果表明该文提出的质量评价方法符合人类的视觉感知特性,更接近于主观测试结果。 展开更多

关键词 图像处理 双目立体视频 最小可辨失真模型 质量评价 人类视觉系统

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基于光线折射模型的水下图像转换算法研究 被引量：4

10

作者 陈旭阳 贺昱曜 +2 位作者 宗瑞良 李宝奇 赵耀华 《西北工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第3期471-478,共8页

针对水下目标成像时光线折射所造成的图像失真问题,以及现有图像转换算法因忽略光线二次折射所造成的转换误差,提出一种基于光线折射模型的水下图像转换转算法。该算法首先获取水下图像的像素点信息,通过映射关系计算得到像素点在等效... 针对水下目标成像时光线折射所造成的图像失真问题,以及现有图像转换算法因忽略光线二次折射所造成的转换误差,提出一种基于光线折射模型的水下图像转换转算法。该算法首先获取水下图像的像素点信息,通过映射关系计算得到像素点在等效空气图像中的对应坐标信息,从而获得水下目标的等效空气图像。实验结果显示,文中所提算法较之现有图像转换算法,u方向图像转换误差均值由2.2895降为1.2133,降低47.01%,v方向图像转换误差均值由3.2525降为1.5263,降低53.07%。同时,测距误差均值由58.83mm降为28.88mm,降低50.91%。 展开更多

关键词 双目立体视觉 图像处理 折射模型 海洋光学

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基于双目立体视觉的船舶轨迹跟踪算法研究 被引量：18

11

作者 黄椰 黄靖 +2 位作者 肖长诗 姜文 孙毅 《计算机科学》 CSCD 北大核心 2017年第1期308-313,共6页

双目立体视觉模型通过模拟人眼可以实现对目标距离的测量。为了获得水上船舶实时的运动状态,提出了一种基于双目立体视觉的船舶轨迹跟踪方法。首先,通过摄像机标定、线性空间点三维重建可以测得以相机为中心到船舶的距离,得到船舶的部... 双目立体视觉模型通过模拟人眼可以实现对目标距离的测量。为了获得水上船舶实时的运动状态,提出了一种基于双目立体视觉的船舶轨迹跟踪方法。首先,通过摄像机标定、线性空间点三维重建可以测得以相机为中心到船舶的距离,得到船舶的部分运动轨迹;其次,在双目立体视觉测距系统的基础上采用常速(Constant Velocity,CV)模型的方法对船舶运动建模;最后,对建立的船舶运动模型利用强跟踪卡尔曼滤波(Strong Tracking Kalman Filter,STKF)船舶轨迹跟踪的方法跟踪船舶的轨迹并估算目标船舶实时的运动状态。实验结果表明,基于双目立体视觉的船舶轨迹跟踪的方法能有效地跟踪船舶轨迹且适用于工程应用的需求。 展开更多

关键词 立体视觉 双目测距 CONSTANT Velocity(CV)模型 强跟踪卡尔曼滤波(sTKF) 船舶轨迹跟踪

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深海原位激光扫描双目立体视觉成像系统 被引量：19

12

作者 谢亮亮 屠大维 +2 位作者 张旭 肖国梁 金攀 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第6期106-114,共9页

为满足深海物体原位三维测量需要,提出一种激光扫描双目立体视觉成像方法。该方法基于双目立体视觉原理,采用四维光场光线表示法,建立水下双目立体成像系统的测量模型;采用激光线扫描光条作为像素匹配线索,及基于共面约束的像素匹配算法... 为满足深海物体原位三维测量需要,提出一种激光扫描双目立体视觉成像方法。该方法基于双目立体视觉原理,采用四维光场光线表示法,建立水下双目立体成像系统的测量模型;采用激光线扫描光条作为像素匹配线索,及基于共面约束的像素匹配算法,提高水下左、右两个相机图像像素匹配精度。通过耐高压结构设计、电气和软件设计,建立起相应的工程样机。静水压力试验表明,该工程样机能够适应4 000 m深海静水压力;实验室精度试验,采用标准球棒为测量对象,在距离样机3 m处,多次扫描三维重建后,得到两靶球球心距测量结果的标准差为2.28 mm;南海真实海域实测试验,表明样机具有深海原位三维测量重建功能,且在距离样机2 m处,对标准球棒两球心距测量结果的标准差为2.22 mm。上述研究和试验表明,研制的激光扫描双目立体视觉成像系统,具备深海原位测量功能,具有较高三维测量精度。 展开更多

关键词 深海原位测量 水下三维成像 双目立体视觉 激光扫描

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水下结构物表面缺陷的仿生双目视觉测量 被引量：7

13

作者 万至达 张学武 +5 位作者 盛金保 向衍 张卓 李敏 范新南 罗成名 《水利水运工程学报》 CSCD 北大核心 2019年第2期71-78,共8页

以水库大坝深水表面裂缝为检测对象,提出了一种基于双目视觉的水下结构物表面缺陷测量方法。该方法在水下环境中标定双目摄像头的参数矩阵,对双目摄像头采集的图像进行校准,利用仿生技术对图像增强,采用基于半全局匹配的立体测量方法得... 以水库大坝深水表面裂缝为检测对象,提出了一种基于双目视觉的水下结构物表面缺陷测量方法。该方法在水下环境中标定双目摄像头的参数矩阵,对双目摄像头采集的图像进行校准,利用仿生技术对图像增强,采用基于半全局匹配的立体测量方法得到稠密视差图,进而推算出缺陷的几何参数,最终实现对水下结构物表面缺陷的测量。试验结果表明,该基于双目视觉的水下结构物表面缺陷测量方法稳定性高,可靠性强,测量精度满足工程需要。 展开更多

关键词 水下结构物 表面缺陷 双目视觉 仿生技术 立体测量

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双目立体视觉的三维人脸重建方法 被引量：6

14

作者 贾贝贝 阮秋琦 《智能系统学报》 2009年第6期513-520,共8页

创建逼真的三维人脸模型始终是一个极具挑战性的课题.随着三维人脸模型在虚拟现实、视频监控、三维动画、人脸识别等领域的广泛应用,三维人脸重建成为计算机图像学和计算机视觉领域的一个研究热点.针对这一问题,提出一种基于双目立体视... 创建逼真的三维人脸模型始终是一个极具挑战性的课题.随着三维人脸模型在虚拟现实、视频监控、三维动画、人脸识别等领域的广泛应用,三维人脸重建成为计算机图像学和计算机视觉领域的一个研究热点.针对这一问题,提出一种基于双目立体视觉的三维人脸重建方法,重建过程中无需三维激光扫描仪和通用人脸模型.首先利用标定的2台摄像机获取人脸正面图像对,通过图像校正使图像对的极线对齐并且补偿摄像机镜头的畸变;在立体匹配方面,选择具有准确可靠视差的人脸边缘特征点作为种子像素,以种子像素的视差作为区域生长的视差,在外极线约束、单调性约束以及对应匹配的边缘特征点的约束下,进行水平扫描线上的区域生长,从而得到整个人脸区域的视差图,提高了对应点匹配的速度和准确度;最后,根据摄像机标定结果和立体匹配生成的视差图计算人脸空间散乱点的三维坐标,对人脸的三维点云进行三角剖分、网格细分和光顺处理.实验结果表明,该方法能够生成光滑、逼真的三维人脸模型,证明了该算法的有效性. 展开更多

关键词 三维人脸模型 双目立体视觉 摄像机标定 极线几何 立体匹配 区域生长 三角剖分

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基于交互式多模型MSCKF的双目视觉/惯性里程计算法 被引量：2

15

作者 王磊 程向红 +1 位作者 李进 王乐 《中国惯性技术学报》 EI CSCD 北大核心 2021年第2期221-228,236,共9页

针对复杂环境中双目视觉/惯性里程计系统模型不固定和量测噪声易发生变化的问题,提出了基于滤波器估计的紧耦合视觉惯性里程计(VIO)信息融合方法。将交互式多模型(IMM)估计与多状态约束卡尔曼滤波(MSCKF)算法相结合提出一种交互式多模... 针对复杂环境中双目视觉/惯性里程计系统模型不固定和量测噪声易发生变化的问题,提出了基于滤波器估计的紧耦合视觉惯性里程计(VIO)信息融合方法。将交互式多模型(IMM)估计与多状态约束卡尔曼滤波(MSCKF)算法相结合提出一种交互式多模型多状态约束卡尔曼滤波(IMM-MSCKF)算法。该算法以MSCKF为模型匹配子滤波器,将各子滤波器的输入、输出进行交互融合,实现对VIO系统状态估计。通过KITTI数据集对IMM-MSCKF算法进行了仿真验证,该算法姿态和水平位置估计均方根误差分别为0.36°和11.62 m,相比于EKF和MSCKF算法,其姿态估计精度分别提升了56%和41%,其水平位置估计精度分别提升了51%和81%,仿真结果表明该算法具有更好的估计精度和鲁棒性。 展开更多

关键词 视觉惯性里程计 双目立体视觉 多状态约束卡尔曼滤波器 交互多模型滤波器 组合导航

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基于非平行系统的水下图像转化模型 被引量：13

16

作者 张文明 邓茜雪 +1 位作者 张强 李海滨 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第2期152-156,共5页

针对水下三维重建成像时图像失真的问题,提出一种基于非平行双目视觉系统的转化条件和转化模型,将摄像机透过平面防水罩拍摄的水下图像转化为摄像机与目标间无水存在的一般空气图像.当摄像机焦点在水与空气分界面处时,水下图像和空气图... 针对水下三维重建成像时图像失真的问题,提出一种基于非平行双目视觉系统的转化条件和转化模型,将摄像机透过平面防水罩拍摄的水下图像转化为摄像机与目标间无水存在的一般空气图像.当摄像机焦点在水与空气分界面处时,水下图像和空气图像像素间存在一一对应关系,当摄像机焦点位于水面外时,该模型在物距远大于焦距及焦点沿z轴方向与折射面距离的情况下仍成立.实验利用特征点三维坐标重建验证模型的正确性,结果显示,利用本文方法重建的三维坐标和实际三维坐标相比,x、y、z轴方向的重建误差平均值分别为2.23%,1.51%,1.10%,表明该模型转化后的图像可采用空气中的图像处理方法,为空气中的三维重建方法应用于水下的探索提供理论依据. 展开更多

关键词 机器视觉 三维重建 双目立体视觉 海洋光学 水下成像系统

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基于GA-SVR模型的无参考立体图像质量评价 被引量：8

17

作者 马允 王晓东 +2 位作者 富显祖 娄达平 章联军 《计算机工程》 CAS CSCD 北大核心 2017年第5期234-239,247,共7页

针对支持向量回归(SVR)中惩罚因子和径向基函数选取具有较大不确定性和随机性的问题,结合单双目信息与基于遗传算法(GA)的SVR优化模型,提出无参考立体图像质量评价方法。提取左右失真图像的单双目特征,将梯度幅值和拉普拉斯特征作为单... 针对支持向量回归(SVR)中惩罚因子和径向基函数选取具有较大不确定性和随机性的问题,结合单双目信息与基于遗传算法(GA)的SVR优化模型,提出无参考立体图像质量评价方法。提取左右失真图像的单双目特征,将梯度幅值和拉普拉斯特征作为单目视觉特征。为更好地结合人类双目视觉特性,使左右图像融合成一幅独眼图,对独眼图提取空域自然场景统计特征。利用GA选择、交叉和变异等操作优化SVR参数组合,选出最优的参数组合,引入到SVR中预估左右图像质量。考虑到人眼对于左右失真图像的响应不同,通过增益控制模型融合左右图像质量,从而得到最终的质量评价值。应用该评价方法对宁波大学建立的立体数据测试库进行评价,结果表明其Pearson线性相关系数在0.95以上,Spearman等级相关系数值在0.94以上,与人类主观感知具有高度一致性。 展开更多

关键词 遗传算法 支持向量回归 立体图像质量评价 单双目视觉特性 增益控制模型

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基于双目视觉的三维人脸重建方法 被引量：8

18

作者 林景亮 陈岳林 《计算机应用研究》 CSCD 北大核心 2012年第1期397-400,共4页

提出了一种基于双目视觉的三维重建方法,无须昂贵设备和通用模型。从校正后的图像中提取有效人脸重建区域以降低整体耗时。改进了Realtime局部立体匹配算法和基于种子视差约束的区域生长算法,融合Realtime阈值排序和置信度排序进行区域... 提出了一种基于双目视觉的三维重建方法,无须昂贵设备和通用模型。从校正后的图像中提取有效人脸重建区域以降低整体耗时。改进了Realtime局部立体匹配算法和基于种子视差约束的区域生长算法,融合Realtime阈值排序和置信度排序进行区域生长,提高了种子像素提取的可靠性和降低区域生长误匹配的可能性。最后,研究了纹理映射技术,提高了重建模型的逼真度。实验结果表明,该方法能够产生逼真光滑的三维人脸模型。 展开更多

关键词 三维人脸模型 双目视觉 摄像机标定 人脸检测 立体匹配 区域生长

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基于双目视觉的掘锚机器人行驶位移检测方法 被引量：2

19

作者 马宏伟 晁勇 +2 位作者 薛旭升 毛清华 王川伟 《工矿自动化》 北大核心 2022年第12期16-25,共10页

针对掘锚机器人在行驶过程中存在行驶位移检测精度低的问题,以已支护锚杆为定位基准,通过分析掘锚机器人与已支护锚杆之间的距离关系,建立“掘锚机器人−已支护锚杆”定位模型,提出一种基于双目视觉的掘锚机器人行驶位移检测方法。煤矿... 针对掘锚机器人在行驶过程中存在行驶位移检测精度低的问题,以已支护锚杆为定位基准,通过分析掘锚机器人与已支护锚杆之间的距离关系,建立“掘锚机器人−已支护锚杆”定位模型,提出一种基于双目视觉的掘锚机器人行驶位移检测方法。煤矿井下环境复杂,采用传统的Census变换算法得到的视差图具有局限性,通过分析双目视觉测距原理,提出一种改进Census变换算法获取锚杆的视差图,得到锚杆图像的深度信息;提出一种锚杆特征的识别与定位方法,利用边缘检测算法对视差图中的锚杆进行轮廓提取,采用最小外接矩形与最大外接矩形算法对锚杆轮廓进行框选,提取锚杆特征点的像素坐标,通过分析坐标转换关系将特征点像素坐标转换为世界坐标,采用最小二乘法将特征点空间坐标拟合成一条直线,经过该直线建立平行于巷道截面的平面,解算双目相机与该平面之间的距离,进而得到掘锚机器人与该平面之间的距离。搭建移动机器人平台进行掘锚机器人行驶位移检测实验,结果表明:改进后的Census变换算法使误匹配率从19.85%降低到11.52%,较传统Census变换算法的误匹配率降低了41.96%;锚杆特征点识别与定位方法能够有效提取锚杆特征点的空间坐标,经过直线拟合得到相机与3个平行截面之间的距离分别为3010.428,2215.910,1415.127 mm。在机器人定位实验中,将真实计算位移与理论位移进行对比,结果表明,真实计算位移曲线与理论位移曲线基本重合,理论位移与计算位移误差不超过20 mm,可实现掘锚机器人的自主、准确、实时位移检测。 展开更多

关键词 掘锚机器人定位 双目视觉定位 双目测距 立体匹配算法 Census变换算法 锚杆特征点识别 “掘锚机器人−已支护锚杆”定位模型

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人眼立体视觉空间与虚拟三维空间的几何映射关系理论分析 被引量：1

20

作者 廖明 周良辰 +3 位作者 闾国年 盛业华 潘轶 曹燕 《计算机工程与科学》 CSCD 北大核心 2014年第6期1120-1126,共7页

虚拟三维空间是现实世界的数字化三维空间,而人眼立体视觉空间则是人眼视觉系统对于现实世界或虚拟世界所形成的三维立体构象。传统上人眼直接观察现实世界,确立了人眼立体视觉空间与现实世界之间的几何对应关系。而人眼立体视觉空间与... 虚拟三维空间是现实世界的数字化三维空间,而人眼立体视觉空间则是人眼视觉系统对于现实世界或虚拟世界所形成的三维立体构象。传统上人眼直接观察现实世界,确立了人眼立体视觉空间与现实世界之间的几何对应关系。而人眼立体视觉空间与虚拟三维空间是否也存在对应的几何关系?以人眼立体视觉和虚拟三维场景为研究对象,根据双目视差原理,论述了人眼立体视觉的几何模型及视觉三维模型的表示形式。通过分析虚拟空间三维点元、屏幕视差及网膜视差等三者之间的内在几何关系,利用矩阵代数建立了虚拟空间与视觉空间之间的几何映射关系。这一映射关系表明视觉三维模型与虚拟三维模型之间存在一一对应关系,也反映了人眼视觉系统在虚拟空间中的可测量性质。本文创新性之处在于得到了视觉三维模型的完整表示,突破了传统上立体显示的定性感知,提供了定量分析的基础。这一工作对于在虚拟空间中的立体体验、虚拟交互以及立体测量等实践活动具有一定理论参考价值。 展开更多

关键词 立体视觉 双目视差 视模型 立体像对 同名像点 虚拟三维空间

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