双目视觉深度信息提取及其关键算法研究

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1、４各种乂＊葦ＵＮＲＳＴＹＯＦＥＯＮＣＳＣＩＥＮＣＥＡＮＤＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹＯＦＣＨＩＮＡＩＶＥＩＬＥＣＴＲＩ硕±学位论文ｊＭＡＳＴＥＲＴＨＥＳＩＳｉ础ｉＡｉｔｏＩ—Ｉ—／身方伊＾论文题目双目视觉深度信息提取及其关键算法研究Ｊ学科专业——计算机应用技术．■■学号２０１３２１２４０３０２作者姓名陈宏洋措导教师于鸿洋副教授＇■独剑性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进

2、行的研究工作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特則加Ｗ标注和致谢的地方夕ｈ，论文中不包含其他人己经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表不谢意。、；；日期年月巧日作者签名啼巧论支使用授权本学位论文作者完全了解电子科技大学有关保留、使用学位论文的规定，，有权保留并向国家有关部口或机构送交论文的复印件和磁盘允许论文被查阅和借阅。本人授权电子科技大学可Ｗ

3、将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可ｙＡ采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。（保密此规）的学位论文在解密后应遵守定作者签名：导师签名：辛０＞／：《月乃曰曰期年分类号密级注1UDC学位论文双目视觉深度信息提取及其关键算法研究（题名和副题名）陈宏洋（作者姓名）指导教师于鸿洋副教授电子科技大学成都（姓名、职称、单位名称）申请学位级别硕士学科专业计算机应用技术提交论文日期2016.3.3论文答辩日期2016.6.7学位授予单位和日期电子科技大学2016年6月28日答

4、辩委员会主席评阅人注1：注明《国际十进分类法UDC》的类号。RESEARCHONTHEEXTRACTIONOFDEPTHINFORMATIONOFBINOCULARVISUALANDITSKEYALGORITHMSAMasterThesisSubmittedtoUniversityofElectronicScienceandTechnologyofChinaMajor:TechnologyofComputerApplicationAuthor:ChenHongyangAdvisor:AssociateProf.Y

5、uHongyangSchool:ResearchInstituteElectronicScienceandTechnologyofUESTC2摘要摘要基于双目立体视觉的深度信息提取是通过双目摄像机拍摄图像，并利用二维图像对计算深度信息进而恢复三维模型或测得空间物体到相机的距离。双目立体视觉有设备简单且价格低廉，精度高且速度快，无需接触物体即可计算距离和深度信息等优点，其在无人机电力线巡检以及工业建筑机器人中都有重要的应用。本文介绍了相机标定，图像预处理，图像校正，图像匹配，深度提取以及三维重建恢复，针对常用算法进

6、行比较分析，并提出了符合实际应用的几点改进方法。主要内容如下：1、本文描述了相机的成像模型、坐标系之间的转换关系、相机的内外参数，重点研究了张正友的棋盘格标定法，并在Harris角点检测的基础上提出了一种新的准确定标棋盘格角点坐标的方法，该方法剔除棋盘格以外的不关心的角点和消除棋盘格内重复叠加或不“理想”角点，同时精确计算得到角点坐标，提高标定结果的准确率。2、针对无法得到相机内外参数情况下的立体图像校正，本文研究了Hartley校正算法，该方法需要计算求解对极几何的数学表达式即基础矩阵，而基础矩阵的精确求解关键

7、在于匹配点对的精确配对，因此改进了基础矩阵的精确求解方法，利用基于Harris-SIFT结合的特征点提取并匹配，该特征点能够降低算法的运算时间和错误匹配率，直观的表征出图像的结构特征信息。最终从算法时间、误匹配率等方面对比Harris-SIFT特征点提取以及SIFT特征点提取的结果，结果表明Harris-SIFT特征点能够提高匹配准确率，从而提高基础矩阵的计算准确性，最终提高校正算法的效率。3、本文改进得出了一种多角度计算深度信息图，旋转平移重叠信息图从而增强深度信息的方法，介绍了立体匹配所需的约束准则、匹配基元

8、、匹配策略。重点研究了GC，BM，SGBM三种立体匹配算法，从对标准图像对的匹配结果的误匹配率以及计算时间对比三种方法，同时介绍了深度信息提取的最小二乘精确求解方法，最后本文采用彩色点云恢复得到彩色三维模型。4、本文设计并且实现了一个双目立体视觉深度信息提取系统，该系统界面简洁，设备廉价，能够快速获得图像对的深度信息图，同时能够获取彩色三维重建模型。关键词：深度提取，角点