基于單目視覺的障礙物檢測與三維重建.pdf

1、基于視覺的導航與三維重建是計算機視覺研究的重點領域。其中，基于立體視覺的視覺導航和三維重建比較成熟，其實質是利用雙目或者多目攝像機的視差信息從二維圖像中恢復場景的深度信息，從而重建整個三維場景或者對場景進行判斷、理解以進行導航。本文主要研究的是基于單目視覺的障礙物檢測和三維重建，其實質是利用單目攝像機的運動信息從二維圖像中恢復場景的深度信息或者相對深度，從而達到三維重建或者視覺導航中的障礙物檢測的目的。 障礙物檢測與規(guī)避是基于視

2、覺的移動機器人自主導航的先決條件。對于視覺導航，并不需要重建整個三維場景，而僅需提取場景的相對深度(time-to-contacO。在靜態(tài)環(huán)境中，從運動的單目攝像機視頻序列中可以獲得移動機器人的ego-motion信息并恢復場景的相對深度，從而為障礙物檢測和規(guī)避提供依據。提出了一種基于攝像機前方局部地平面假設利用光流的障礙物檢測方法，用4個以上空間中同屬于一個平面的點的光流估計出攝像機的運動參數，并且對障礙物估計出相對深度，生成障礙物圖

3、。實驗表明該方法適用于室內和室外場景中的移動機器人障礙物檢測和規(guī)避視覺系統(tǒng)；提出了一種基于場景中有遠處點假設的利用光流的障礙物檢測方法，從單目攝像機視頻序列中提取出連續(xù)兩幀，用KLT特征點跟蹤方法得到稀疏的光流，基于遠點假設估計車體運動的旋轉分量和FOE，并對估計出的參數進行全局優(yōu)化。得到車體運動的參數后，估計場景的相對深度，并進行后處理識別出障礙物。實驗表明該方法是合理的，適合于一般的室外場景。 三維重建是計算機視覺領域的一個

4、重要的研究方向，其應用領域十分廣泛，如機器人視覺導航中的障礙物檢測和三維地形重建、工業(yè)制造中的實物造型、醫(yī)學影像分析以及虛擬現實等。提出了一種基于單相機的高精度三維重建方法，在待重建場景中放置一塊平面標定模板，用內參數已知的攝像機拍攝不同角度的二幅圖像，利用場景中的標定模板精確地求解出拍攝時攝像機的外參數，并以此為基礎進行立體標定、配準和匹配，得到視差圖進而實現歐式幾何意義下的三維重建。實驗結果表明，本文提出的算法實現簡單、配置靈活，重