双目立体视觉自动测量系统的研究与实现.pdf

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1、密级桂林电子科技大学硕士学位论文（全日制专业学位硕士）题目双目立体视觉自动测量系统的研究与实现（英文）Theresearchandimplementationofbinocularstereovisionautomaticmeasuringsystem研究生学号:1108520823研究生姓名:唐望平指导教师姓名、职务:莫建文副教授申请学位门类:工学硕士学科、专业名称:电子与通信工程提交论文日期:2014年09月论文答辩日期:2014年12月万方数据万方数据摘要摘要双目测量是双目视觉研究应用的一方面，它运用简单的硬件设备，以及高效的算法，充分利用三角测距和重投影模型，实现空间物体尺寸测量。

2、目前大多数的双目测量研究多侧重于距离测量，或者手动式的点取测量，没有对待测物体进行检测、识别以及提取，不能实现对目标物体宽度、高度、长度的自动测量。本文从理论算法的改进到应用平台的实现，对双目测量进行了全面的研究和验证；从基本的测距到手动点取测量空间两点的距离，再到通过前景检测，视差优化等原创方法实现目标物体的全自动测量，本文的主要研究内容如下：(1)从双目测量的实际应用出发，结合系统的智能化、便捷性以及稳定性，分析和设计了双目立体视觉测量系统的整体结构和具体方案，介绍了双目测量原理以及系统开发平台，对整个系统的设计步骤进行了详细说明。(2)主要研究了摄像机标定技术，详细阐述了张正友棋盘标

3、定法的数学原理和实现过程，在VS2012和Matlab两种编程工具下实现系统双目标定，并对比分析标定结果，选取更适合本系统的实现途径。(3)重点研究了局部匹配、半全局匹配两种立体匹配算法，并对SGBM匹配算法（半全局匹配）提出改进、优化，详细地分析对比了改进前后的SGBM算法，简单讨论了基于极线几何约束条件的图片校正，并对校正前后的图片，作对比分析。(4)针对匹配算法的局限性，以及系统设计的需求，提出了一种基于前景检测，利用最小二乘法优化视差的算法，主要包括前景检测、形态学处理、最小二乘法线性拟合三个方面，并对算法进行了对比实验分析。(5)提出一种实现自动测量的方法，利用空间投影，化三维为

4、二维；再将像素与坐标值关联，化二维坐标信息为可视化的二值化像素图片，最后利用形态学处理法，以最小外接矩形框住目标区域，最小外接矩形的边长即为目标物体的待测信息，从而实现自动测量。(6)综合运用以上内容设计和实现了一种双目立体视觉自动测量系统，完成了各个关键技术的开发工作，并验证了本系统各主要功能的科学性和有效性，对测量结果做了全面具体的精度分析。关键词：双目视觉；双目标定；立体匹配；算法优化；双目测量；视差优化I万方数据AbstractAbstractBinocularmeasurementisoneoftheapplicationbasedonbinocularvisionresearc

5、h,usingsimplehardwareequipment,efficientalgorithm,takingadvantageoftriangulationandprojectionmodeltoimplementmeasuring.Atpresentmostofthebinocularmeasurementresearchfocusedondistancemeasuring,andcan'tautomaticallyachievethewidth,theheightandthelengthoftargetobject.Thisarticlestudythebinocularmeasu

6、rementtechnologyroundly.Themainresearchcontentsofthisarticleareasfollows:(1)Thearticleanalysesandmakesthedesignofthespecificfunctionandtheoverallarchitectureofbinocularstereovisionmeasurementsystem.Introducestheprincipleanddevelopmentplatformofthesystem,andspecifiesthedesignproceduresofthewholesys

7、tem.(2)Thearticlefocusesonthecameracalibrationtechnology,introducestheZhangZhengyoucheckerboardcalibrationmethodindetail.DeterminethepathbycontrasttheresultsofexperimentbasedonVS2012andMatlab.(3)Researchismainlyf