利用双目视差理论的摄像机参数标定方法

针对龙眼和荔枝采摘机械手的目标获取问题,文章提出了基于双目立体视觉的摄像机标定的实验系统。实验系统是采用双目视差原理来获取深度信息的标定模型,通过对不同距离的标定板上已知特征点的图片获取和数据处理和分析,确定了两摄像机之间的最佳基线距离,在此基础上进一步验证了采摘目标的深度信息与摄像机的焦距有关的理论,并获得摄像机的合理焦距,为采摘机械手定位提供了基础理论研究依据。

基于ADAMS机器人双目视差位置跟踪方法研究

没有立体视觉导向的机器人只能按照固定轨迹运动以及跟踪、抓取固定位置的对象,重复完成固定的工作,因而导致机器人的工作灵活性较差;因此,研究视觉伺服的机械臂系统是具有极其重要意义的;双目立体视觉系统可以使机器人具有类似于人的感知能力;当机器人工作的环境或者操作对象发生改变时,机器人都能够随之做相应的变化;仿真实验结果表明,双目立体视觉系统可实现机器人的眼指导手跟踪三维空间中自由运动小球的过程,并同时可以在ADAMS环境中直观地、动态地观察机械臂的运动姿态。

基于双目视差和主动轮廓的机器人手眼协调控制技术研究

提出一种基于双目视差和主动轮廓的机器人手眼协调技术;该方法利用主动轮廓的思想动态地逼近和跟踪机器人及目标物体的外部轮廓,通过控制双目视差趋零来实现机器人靠近目标和抓取物体.首先建立了机器人手指轮廓的几何参数模型和相应的观测概率密度模型,利用CONDENSATION算法对轮廓进行动态逼近和跟踪.然后针对动态轮廓的几何特征,探讨了基于双目视差的手眼协调控制策略.最后利用这种手眼协调控制技术进行了机器人抓取圆球目标的实验.实验表明,这种方法具有对图像噪声不敏感的特点,可以在杂乱的背景环境和复杂的纹理条件下执行视觉引导的跟踪和抓取任务,具有较强的鲁棒性.

双目视差测距调焦在光测设备上的应用分析

离焦造成的成像模糊,严重影响光测设备的跟踪性能与精度。根据光测设备传感器多、跟踪精度高等特点,提出了在单台设备上基于双目视差测距的实时调焦方案。建立了不同焦距双目视差测距模型并进行了误差分析,介绍了光学系统调焦原理,结合光测设备的具体参数,进行了测距调焦数值仿真。结果表明,像素尺寸越小,基线、焦距的乘积越大的传感器,其测距误差越小。以中波红外对目标进行中心跟踪,以电视脱靶方式进行测距调焦,能够很好地满足设备的实时调焦需求。仿真结果表明,双目视差测距实时调焦在单台光测设备上的应用是可行的。

基于双目视差的测距系统设计

测距仪除应用于军事领域外,还广泛适用于航道、邮电光缆和电力电缆铺设等领域的距离测量和目标方位的确定。与红外、超声波等主动式测距仪相比,本文所研究的基于双目视差的测距仪是被动式测距仪,不易暴露己方目标,精度高,安全性能高。基于双目视差的测距仪采用电路接收并处理被测物体经两路光路所成实像的微小差异,被测物体的距离与此微小差异成线性关系,可计算。本文还简要讨论了基于双目视差的测距仪的原理误差、光学误差、机械误差、电路误差等,并提出了减小这些误差的方法。

双目视差测距望远光学系统设计

双目视差测距望远镜主要应用于对动态目标的测量,特别是飞机飞行距离的测量。双目视差测距望远系统,不对外发射信号,属于被动式测距仪,因此具有被动接收式和非接触式的特点,可测量500~5000m大范围距离。主要探讨了双目视差望远系统的主要光学原理,并利用Zemax光学设计软件对双目视差望远光学系统进行设计与优化,并对本光学系统进行了误差分析。使用CMOS自动调焦技术,提高了双目望远镜的成像质量。双目视差测距望远系统的测距理论误差在0.91%以下,满足测距理论误差小于1%的要求。

设计双目视差立体电视系统的技术研究

研究了双目视差立位电视系统设计原理和主要技术，该系统与目前电视系统兼容，在经济上有一定的推广价值。

基于双目视差的液晶三维立体显示系统设计与实现

三维立体显示技术可以立体地再现物体,观察者如同置身于真实场景之中。本文研究了基于双目视差的三维立体显示的原理,搭建了基于线性偏振光的立体显示器,采用三维建模工具3ds MAX完成了三维立体显示数据的创建与显示。

双目视差测距中的图像配准技术研究

双目视差测距是被动光电测距中的一种重要方法。主要就双目视差测距中的图像配准问题进行了探讨,找出了一种基于区域的快速匹配算法,同时比较了OpenCV中Block Matching块匹配法和Graph Cut图切割法,从而实现了基于Block Matching块匹配的双CCD测距系统,最后对实验结果进行了分析验证,结果证明该系统有效而实用。

基于双目视差的伪三维立体显示技术分析

伪三维立体显示技术是光电信息技术的重要内容。文章首先介绍了人眼成像原理和立体视觉原理,然后详细解释了偏光式、红蓝眼镜式和主动快门式三种伪三维立体显示技术的原理,并对三种技术的特点进行了横向比较。经研究可知,主动快门式立体显示技术的立体感最好,但成本最高,未得到普遍应用;红蓝眼镜式立体显示技术的立体感最差,但成本最低,因此得到广泛应用。此外,三种技术都会造成人眼疲劳。

多尺度相似性迭代查找的可靠双目视差估计

目的双目视差估计可以实现稠密的深度估计,因而具有重要研究价值。而视差估计和光流估计两个任务之间具有相似性,在两种任务之间可以互相借鉴并启迪新算法。受光流估计高效算法RAFT(recurrent all-pairs field transforms)的启发,本文提出采用单、双边多尺度相似性迭代查找的方法实现高精度的双目视差估计。针对方法在不同区域估计精度和置信度不一致的问题,提出了左右图像视差估计一致性检测提取可靠估计区域的方法。方法采用金字塔池化模块、跳层连接和残差结构的特征网络提取具有强表征能力的表示向量,采用向量内积表示像素间的相似性,通过平均池化得到多尺度的相似量,第0次迭代集成初始视差量,根据初始视差单方向向左查找多尺度的相似性得到的大视野相似量和上下文3种信息,而其他次迭代集成更新的视差估计量,根据估计视差双向查找多尺度的相似性得到的大视野相似量和上下文3种信息,集成信息通过第0次更新的卷积循环神经网络和其他次更新共享的卷积循环神经网络迭代输出视差的更新量,多次迭代得到最终的视差估计值。之后,通过对输入左、右图像反序和左右翻转估计右图视差,对比左、右图匹配点视差差值的绝对值和给定阈值之差判断视差估计置信度,从而实现可靠区域提取。结果本文方法在Sceneflow数据集上得到了与先进方法相当的精度,平均误差只有0.84像素,并且推理时间有相对优势,可以和精度之间通过控制迭代次数灵活平衡。可靠区域提取后,Sceneflow数据集上误差进一步减小到了历史最佳值0.21像素,在KITTI(Karlsruhe Institute of Technology and Toyota Technological Institute at Chicago)双目测试数据集上,估计区域评估指标最优。结论本文方法对于双目视差估计具有优越性能,可靠区域提取方法能高效提取高精度估计区域,极大地提升了估计区域的可靠性。

立体内容舒适视差范围研究

为清楚造成视觉不舒适的原因以及最小化甚至消除其影响,需要对立体显示进行舒适度评价。立体内容的视觉舒适度和视差信息密切相关,通过主观评价实验测量了不同视差水平下的立体内容视觉舒适度。实验结果表明,视觉舒适度随着视差的增大而下降,动态立体内容舒适视差的范围在-119至+115弧分之间。

离轴平行立体成像中视差图像失真及观看舒适性研究

视差立体成像系统中的图像失真是系统本身结构造成的,不可能完全消除,但可以通过对拍摄和播放参数的控制尽量减小。摄像机的构造不同产生的失真也会有差别,离轴平行摄像机产生的典型失真有深度非线性化、木偶剧效应、纸板效应及剪切失真等。每种失真都是立体成像系统中存在的成像缺陷,通过推导立体成像及显示系统的几何关系,可以找到失真原因;通过对公式分析,可以得到那些参数对失真产生起关键作用。用离轴平行摄像机在室内和室外拍摄并实时观察,通过改变拍摄参数来观察失真结果,可以找到如何在拍摄时通过拍摄参数的调节来控制失真,失真的减少可以大大地提高观看舒适性。

加权视差能量模型

由于人左右眼间距的存在,使得同一空间物体在左右眼视网膜上的投影存在位置差异,称之为视差.左右眼视网膜获取的信息最初在初级视皮层(V1区)进行融合,该区域有大量对视差敏感的神经元.关于它们的视差选择特性,目前比较公认的计算模型是视差能量模型,然而该模型却无法解释V1区神经元对反相关随机点立体图(Anti-correlated random dot stereograms,aRDS)的响应要比对随机点立体图的响应弱这一神经生理学发现.为此,本文提出了一种加权视差能量模型:首先,利用左右眼感受野内的信号差异对神经元的响应能量进行调制,然后再结合神经元之间的相互作用来计算细胞群响应,从而得到图像视差.本文旨在探索基于神经生理学的视差计算方法,主要贡献有:1)加权视差能量模型能够很好地解释V1区神经元对反随机点立体图的响应比随机点立体图响应弱的生理特性;2)加权视差能量模型的视差计算结果精度比现有基于神经生理学的模型更高,甚至高于一些传统的计算机视觉方法.

基于人眼双目视觉的3D深度运动感知特性研究

获取立体视觉信息是人们感知世界的基本能力之一,其中运动立体视觉信息的获取不仅是生物视觉系统在动态世界中生存的关键能力,也是人工视觉系统高效处理立体视频的重要手段。为了设计出贴合人眼视觉特性的3D深度运动感知模型,需要明确挖掘人类对立体运动感知的显著特征后再设计主观实验。文中根据单目和双目线索设计了立体运动视觉刺激视频,并采用控制变量的方法,分别探究了目标球体运动速度、参考球体旋转半径及被试正确感知的相互关系,并分析了目标运动方向与被试感知方向之间的关系。首先对实验条件进行探究,结果发现目标与参考的相对距离越小拦截成功率越高,该结果表明目标同参考之间的相对位置关系会影响被试的感知正确性。其次,采用了拦截成功百分比和感知偏差两个行为测量标准对被试感知能力进行分析,结果发现相比横向运动,深度运动正确感知的成功率超出约42.67%~47.01%。这表明不同运动方位的感知不对称,且深度运动带来的视觉刺激更明显。该研究探索了人类对运动感知的显著特征,并为后续设计3D运动感知模型提供了一种新的判断模型感知效果的主观对比标准,使原有立体感知能力的指标更加细化。

基于视差原理的四维空间可视化

针对四维空间实体在二维平面表示中比较抽象、没有立体感的问题,介绍一种基于双目视差原理的四维空间可视化方法,详细给出四维空间坐标系的建立和投影过程以及如何产生视差效果的方法。通过将立体显示技术与四维空间建模相结合,观察到的四维空间实体具有了立体感。使用者在与计算机的交互过程中,能动态地观察四维空间实体在二维平面的投影,有助于使用者对四维空间的理解。

平行双目视觉测量原理及实验研究

本文以智能车为应用背景,研究了空间物体的测量过程。根据仿生学原理,建立双目视差几何模型。运用张正友标定算法计算标定参数,通过角点检测算法获得十字靶标的中心像素位置坐标,然后运用视差公式计算空间深度信息。最后通过几组不同距离的测量实验,给出距离越远误差越大的结论,并且分析了距离误差产生的原因。

书籍中的三维阅读设计——视差立体图形设计的实践研究

当前多元信息时代,是一个"读本"和"读屏"二者共存的时代,人们以往习惯的视觉阅读受到冲击和改变,产生了视觉新需求。这对拓展最具亲和力的纸面载体的表现形态也产生了新要求。双目视差是发现和探索立体视觉的重要依据。本研究利用双目视差原理,探索具有深度感知的图形化语言,以及矢量补色立体图形的实现可能性,研究其特殊的阅读方式、视感功能和知觉心理,进行书籍整体设计等,力图延展新的艺术设计思路,创作独特的视觉作品。作品将试图转换角度,使读者通过非平面的视角进行阅读、接受信息,排除了纯粹的授与式阅读,在"视觉触摸"过程中得到视觉或心理上的启示,产生联想。创造了新的阅读形态,适应于现代书籍设计的需求和发展,为未来视觉新载体的开发和研究提供了深化延展的条件。本文以创作过程中的研究为线索,阐述了视差立体图形的科学原理和创作依据,并对该原理应用于纸面书籍的三维阅读设计可行性作了分析和论证,以说明该创作在突破"数码视屏"优势,创造新需求的文化意义和社会价值。

基于机器视觉的井喷液柱高度测量方法研究

井喷液柱高度精准预测是制定油气井井喷救援方案的重要指导依据。为满足无参照物、无测量间距的井喷液柱高度测量需求,提出了一种基于机器视觉的井喷液柱高度优化测量方法。首先通过双目视差原理获取井喷液柱像素当量,然后采用颜色与形状的组合图像分割方法得到井喷液柱的轮廓,最终查找图像分割结果的边界得到井喷液柱高度。同时,设计井喷模拟装置开展多场景井喷液柱高度模拟室外实验,与机器视觉测量方法进行对比验证。研究发现:改进的机器视觉测量方法在颜色与边界双向干扰的情况下最大相对误差不高于5.36%,测量准确度满足井喷救援抢险需求,为井喷救援工作方案的制定提供了有力的工程指导依据。

基于动态自适应加权Census变换的立体匹配算法

为了解决匹配过程中在弱纹理区域的误匹配问题,提出了在不同搜索窗口下自适应加权的Census变换的立体匹配方法。采用Census变换得出搜索窗口内对中心像素影响不同的特异点,分别将邻域像素与中心像素灰度差值进行处理,得到搜索窗口内邻域特异点对中心像素的影响权重,使用权重值加权求和的方式代替计算汉明距离,得出初始匹配代价。为了增强视差图,采用4路径聚合方式与赢家通吃算法(Winner-take-all,WTA),利用子像素拟合、一致性检查、颜色信息加权中值滤波和视差填充等步骤优化视差。为了验证算法效果,将提出的自适应加权Census算法与ADSG、SGM、LPSM和SGBM2进行比较,在Middlebury 2014数据集上进行了测试实验。验证了所提算法的有效性,提高了匹配的准确率,视差图更加平滑、边缘清晰。