基于魚(yú)眼鏡頭的立體視覺(jué)系統(tǒng)研究.pdf_第1頁(yè)
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1、近年來(lái)隨著人工智能的不斷發(fā)展,計(jì)算機(jī)視覺(jué)技術(shù)得到了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。許多場(chǎng)合的需求已經(jīng)顯示出了普通鏡頭視角范圍的局限性。而魚(yú)眼鏡頭具有超大視場(chǎng),可以一次性獲得半球甚至整個(gè)360°空域的場(chǎng)景信息,遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了普通鏡頭視覺(jué)系統(tǒng)的拍攝視場(chǎng),也極大超越了人類(lèi)的自然觀(guān)測(cè)能力,這一優(yōu)點(diǎn)使得它在民用、工業(yè)、軍事領(lǐng)域愈發(fā)受到關(guān)注。其中,魚(yú)眼鏡頭雙目立體視覺(jué)技術(shù)是計(jì)算機(jī)視覺(jué)研究的熱點(diǎn)之一,在大范圍三維重建以及機(jī)器人定位、導(dǎo)航等領(lǐng)域都有很可觀(guān)的發(fā)展前景。本文

2、從空氣中雙目魚(yú)眼攝像機(jī)的標(biāo)定以及水下雙目魚(yú)眼攝像機(jī)的標(biāo)定、空氣中魚(yú)眼圖像的立體匹配以及水下魚(yú)眼圖像的立體匹配四個(gè)方面進(jìn)行系統(tǒng)的研究。主要研究工作如下:
  第一方面,提出了基于質(zhì)心點(diǎn)優(yōu)化的魚(yú)眼攝像機(jī)標(biāo)定方法。研究了傳統(tǒng)的模板標(biāo)定法,標(biāo)定的過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)標(biāo)定板中標(biāo)志圓圓心與圖像橢圓質(zhì)心不重合問(wèn)題,所以基此進(jìn)行質(zhì)點(diǎn)優(yōu)化。計(jì)算出標(biāo)志圓的投影橢圓的質(zhì)心和圖像橢圓質(zhì)心并根據(jù)計(jì)算結(jié)果建立新的目標(biāo)函數(shù),接著進(jìn)行優(yōu)化得到相機(jī)標(biāo)定參數(shù)并對(duì)該方法的精確

3、性與穩(wěn)定性進(jìn)行了系統(tǒng)分析。
  第二方面,提出了一種基于極曲線(xiàn)幾何和可變支持窗口的立體匹配算法??紤]到魚(yú)眼鏡頭的畸變問(wèn)題,利用標(biāo)定參數(shù)根據(jù)魚(yú)眼鏡頭的優(yōu)化投影模型推導(dǎo)出系統(tǒng)的極曲線(xiàn)方程,并利用得到的極線(xiàn)方程確定對(duì)應(yīng)點(diǎn)的搜索范圍;根據(jù)同源像點(diǎn)在左右圖像上的位置關(guān)系特性確定各中心像素點(diǎn)的支持鄰域,并計(jì)算出不同視差條件下該支持鄰域在另一幅圖像上的對(duì)應(yīng)支持鄰域,利用獲取的支持鄰域計(jì)算各點(diǎn)的匹配代價(jià)。
  第三方面,建立了水下雙目魚(yú)眼攝

4、像機(jī)系統(tǒng)折射模型,并提出了一種水下攝像機(jī)兩步標(biāo)定法。先在空氣環(huán)境中采用張正友棋盤(pán)格平面標(biāo)定法標(biāo)定出攝像機(jī)基本成像參數(shù);然后標(biāo)定系統(tǒng)結(jié)構(gòu)參數(shù),將選取已知世界坐標(biāo)的水下棋盤(pán)格參考點(diǎn)投影到成像平面,通過(guò)成型模型求取像點(diǎn)坐標(biāo),再通過(guò)最小化實(shí)際像點(diǎn)坐標(biāo)與模型求得的像點(diǎn)坐標(biāo)構(gòu)造評(píng)價(jià)函數(shù),經(jīng)粒子群算法對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化得到標(biāo)定結(jié)果并研究了水下空間點(diǎn)定位算法。
  第四方面,根據(jù)水下雙目魚(yú)眼攝像機(jī)系統(tǒng)模型推導(dǎo)了水下圖像的極曲線(xiàn);為進(jìn)一步提高立體匹配算法

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