鱼眼双目视觉成像及定位技术的研究

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1、硕士学位论文MASTER’SDISSERTATION论文题目鱼眼双目视觉成像及定位技术的研究作者姓名褚光宇学科专业控制理论与控制工程指导教师李海滨教授2016年5月中图分类号：O439学校代码：10216UDC：535.3密级：公开工学硕士学位论文鱼眼双目视觉成像及定位技术的研究硕士研究生：褚光宇导师：李海滨教授申请学位：工学硕士学科专业：控制理论与控制工程所在单位：电气工程学院答辩日期：2016年5月授予学位单位：燕山大学ADissertationinControlTheoryandControlEn

2、gineeringSTUDYONFISHEYEBINOCULARVISIONIMAGINGANDPOSITIONINGTECHNOLOGYbyChuGuangyuSupervisor:Prof.LiHaibinYanshanUniversityMay,2016燕山大学硕士学位论文原创性声明本人郑重声明：此处所提交的硕士学位论文《鱼眼双目视觉成像及定位技术的研究》，是本人在导师指导下，在燕山大学攻读硕士学位期间独立进行研究工作所取得的成果。论文中除已注明部分外不包含他人已发表或撰写过的研究成果。对本文的研

3、究工作做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式注明。本声明的法律结果将完全由本人承担。作者签字：日期：年月日燕山大学硕士学位论文使用授权书《鱼眼双目视觉成像及定位技术的研究》系本人在燕山大学攻读硕士学位期间在导师指导下完成的硕士学位论文。本论文的研究成果归燕山大学所有，本论文的研究内容不得以其它单位的名义发表。本人完全了解燕山大学关于保存、使用学位论文的规定，同意学校保留并向有关部门送交论文的复印件和电子版本，允许论文被查阅和借阅。本人授权燕山大学，可以采用影印、缩印或其它复制手段保存论文，可以公

4、布论文的全部或部分内容。保密□，在年解密后适用本授权书。本学位论文属于不保密□。（请在以上相应方框内打“√”）作者签名：日期：年月日导师签名：日期：年月日摘要摘要随着计算机视觉技术的不断发展，常规摄像机的视角范围已经不能满足许多场合的需求，而鱼眼摄像机本身的视场范围广、涵盖信息多等优点，使得它在军事和民用领域越来越受到人们的关注。其中，鱼眼双目立体视觉技术是计算机视觉的一个新型的研究热点之一，在机器人导航和三维重建方面具有很大的发展前景。本文从鱼眼摄像机建模、标定和定位几方面进行系统的研究，对鱼眼双目立

5、体视觉的应用具有一定的理论指导意义。主要研究工作如下：(1)首先从摄像机的成像模型出发，介绍了各坐标系间的转换关系；分别介绍了一般镜头和鱼眼镜头的基本成像模型，对常用的非线性畸变模型进行了概括和总结；给出了一般镜头的双目视觉定位模型，以此为基础讨论了基于鱼眼镜头的双目视觉定位模型。(2)针对圆形标志点标定鱼眼镜头模型参数精度不高的问题，提出一种基于质心点优化的鱼眼相机标定方法。在鱼眼镜头成像模型的基础上，获取模型内外参数的初值；通过模型求取标志圆的投影椭圆，对该投影椭圆和图像上的椭圆分别求质心，进而建立

6、目标函数，最后实现鱼眼镜头的精确标定。实验结果表明，本文提出的方法能够明显提高鱼眼镜头的标定精度。(3)针对应用高阶奇次多项式法和光学折射模型定位误差大、局限性强的问题，提出一种优化的鱼眼镜头成像定位算法。首先根据成像误差机理推导出偏心畸变模型，进而在此畸变和光学折射原理的基础上建立优化的成像模型；然后应用泰勒展开式求近似值的方法，对提出的畸变模型进行反投影推导，最后实现空间目标的精确定位。实验结果表明，当被测物分别处于鱼眼图像中心区域和边缘区域时，该算法的相对定位误差远远小于现有的定位方法，减小了图像

7、畸变对测量精度的影响。关键词：双目立体视觉；鱼眼镜头模型；摄像机标定；质心点优化法；空间点定位I燕山大学工学硕士学位论文AbstractWiththedevelopmentofcomputervisiontechnology,theanglerangelimitationsofconventionalcamerasystemcannotmeetthedemandonmanyoccasions.Fisheyecamerahasanadvantageofwiderfieldofviewandmoreinfo

8、rmationcouldbeobtained,thusattractmoreandmoreattentioninmilitaryandcivilfield.Fisheyebinocularvisiontechnologyisanimportantresearchdirectionofcomputervision.Ithasgreatprospectsinthefieldofrobotnavigationand3Dreconstruction