刘然_博士学位论文_基于计算机立体视觉的双目立体成像研究

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1、重庆大学博士学位论文基于计算机立体视觉的双目立体成像研究博士研究生：刘然指导教师：朱庆生教授学科专业：计算机应用技术重庆大学计算机学院二OO七年四月Ph.D.DissertationofChongqingUniversityStudyonBinocularStereoImagingBasedonComputerStereoVisionPh.D.Candidate:LiuRanSupervisor:Prof.ZhuQingshengMajor:ComputerApplicationTechnologyColl

2、egeofComputerScienceChongqingUniversityApril2007中文摘要摘要双目立体成像(BinocularStereoImaging)是指根据双目立体视觉(BinocularStereoVision)的基本原理，获取、产生和传输一个场景(Scene)，并将这个场景展现成具有立体感的景象。基于计算机立体视觉(ComputerStereoVision)的双目立体成像不仅是虚拟现实、机器视觉的关键技术，而且在多媒体教学、虚拟植物可视化立体展现、数字娱乐、产品外观设计、雕刻与建筑等

3、领域都有着广泛的应用。本文研究的目的，就是通过对基于计算机立体视觉的双目立体成像的原理、技术和方法进行研究，为它的应用提供理论和技术支撑。论文首先对基于计算机立体视觉的双目立体成像相关技术及理论进行了研究，然后在此基础上给出了一个基于监视器的双目立体成像模型，详细讨论了这个模型所具有的成像性质。最后针对该模型结合实验给出了三种立体图像对(StereoPair)获取的方法：基于侯原理的立体图像对的生成方法、已建三维模型的情况下立体图像对的生成方法和基于单目视频图像序列的立体图像对的生成方法。论文的主要研究成果

4、包括：在成像模型方面，提出了一个基于监视器的双目立体成像模型，详细研究了这个模型所具有的成像性质，给出了立体图像对坐标的计算公式、视差性质、像点立体成像规律以及直线段立体成像规律，并设计实验进行了验证。针对遮挡问题，提出了利用空间关系的定性表示与推理来表示物体之间的位置关系以及让计算机理解这种位置关系的方法。在空间关系的定性表示方面，给出了SR表示模型(SRRepresentationModel)，提出了距离关系的定性表示模型和方向关系的定性表示模型。在空间关系的定性推理方面，定义了基于SR表示模型的组合运

5、算，给出了相应组合运算表(CompositionOperationTable)；构造了定性三角推理所需要的QTR组合运算表、距离定性减法表和角度定性减法表。与定量的方法相比，采用定性的方法大大降低了时间复杂度和空间复杂度。论文提出了基于侯原理的立体图像对的生成方法，给出了评价立体效果的定量指标(交叉熵和均方根误差)，以及产生符合舒适Panum融合区要求的随机数算法ProduceKmn；构造了平移像素法、均匀分布、三角分布、分段均匀分布、拟合灰度值分布、正态分布等六种满足融像条件的分布，结合实验详细讨论了各种

6、分布对立体效果的影响；研究了图像子块个数对立体效果的影响。论文提出了已建三维模型的情况下立体图像对的生成的方法，详细研究了影响立体效果的目标摄像机与三维模型的位置关系、基线长度、成像位置、成像变形等重要因素，给出了相应的成像规律。中文摘要论文研究了视差对深度感知的影响、对象的提取、时序与帧间隔等关键问题，提出了一种单目视频图像序列立体化的方法，并通过实验对该方法进行了验证。作为一项具有创新性意义的工作，论文在研究方法与思路上力求有所突破，其研究成果将为双目立体成像的具体应用提供具有实用价值的新方法。关键词：

7、立体视觉，计算机立体视觉，双目立体成像，立体图像对，视差，立体视频英文摘要ABSTRACTBinocularstereoimagingmeanscapturing,producingandtransmittingascene,andthendisplayingitwithstereoscopicperceptionbasedonthebasicprinciplesofbinocularstereovision.Binocularstereoimagingbasedoncomputerstereovision

8、isnotonlythekeytechniquetorealizethevirtualreality,machinevision,butalsowidelyusedinmanyfieldssuchasmultimediaeducation,stereoscopicdisplayofthevirtualplant,digitalentertainment,appearancedesignofindustrialpr