基于双目视觉跟踪的三维拼接技术

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1、北京信息科技大学硕士学位论文基于双目视觉跟踪的三维拼接技术姓名：王锋申请学位级别：硕士专业：测试计量技术及仪器指导教师：吕乃光20081218摘要在众多的现代三维测量手段中，视觉测量技术正成为一种重要的研究方向。作为一种非接触式的测量手段，视觉测量基于严谨的理论和现代硬软件设施，以CCD作为信息载体，解析被测物体的物理和几何信息，它在生产自动化、机器人视觉、CAD、虚拟现实、辅助医疗、刑事鉴别等领域都有着广泛的应用前景。因此，对视觉测量的进～步研究，具有重要的理论意义和实用价值。因为结构光双目视觉测量系统的视场一般比较小，所以采用三维点

2、云拼接的方法扩大三维测量的范围，当对被测物体进行拼接时，每一次测得的物体的三维信息分别是相对各自的测量系统坐标系的坐标值。因此需要对这些独立的测量系统坐标系进行坐标变换，统一到同一个世界坐标系下。本文围绕基于双目视觉跟踪的三维拼接技术这一课题，对其中的一些关键技术展开深入的研究。本文主要包括以下几方面内容：(1)讨论了结构光三维测量的基本原理。一个完整的结构光三维测量系统通常可分为图像获取、摄像机标定、立体匹配、三维恢复等四个部分，在分析和总结各种方法的基础上，在实验中设计了一套双目视觉测量系统对结构光三维测量中的各个环节进行了系统的研

3、究。(2)提出了基于双目视觉跟踪的三维拼接方法。本文采用了两套双目测量系统，一个为测量系统，用来做局部测量；一个为全局的跟踪系统，用来拼接局部测量的数据。在测量系统上固定一个9X9棋格靶标作为中介，将每次测量系统测得的物体三维点坐标转换到统一的全局坐标系下完成拼接。(3)求取图像上的对应匹配点是双目视觉中最重要的问题，本文将自制的5幅格雷码光栅和4幅正弦相移光栅投射到被测物体上，采用极线约束原理去搜索对应的匹配点。通过测量平面和风扇，实验数据结果证明了拼接方法的可行性和有效性。在测量20m的标准棋格靶标时，单次测量误差为O．116ram

4、，拼接采用平面拟和的方法去衡量精度，均方差是0．43mm。关键词：三维测量；双目视觉；跟踪定位；三维拼接AbstractAmongthemodem3Dmeasurementmethods，videogrammetrytechnologyisbecomingallimportantresearchdirection．Themethodwhichisanon．contactmeasurement，basedonrigoroustheoryandmodemsofbvareandhardwaretakestheimagesasinformati

5、oncarrierandresolvesthephysicalandgeometricinformationofthemeasuredobjects．Ithasbeenwidelyappliedinmanyfields．suchasautomation，roboticsvision，CAD，virtualrealityandmedical，criminalidentificationetc．Computervisionhasanimportanttheoreticalandpracticalvalueforthefurtherstudy

6、．Thefieldofviewofthemeasurementsystembasedonstructuredlightbinocularvisionisrelativelysmall，SOweusethemethodofsplicing3Dpointcloudinordertoexpandthescopeofthe3Dmeasurement，butthe3Dpointscloudsofthemeasuredobjectsarerelativelyindependentinformationtomeirmeasurementcoordin

7、atesystem．Weshouldmakecoordinatetransfornlationoftheindependentmeasurecoordinatesystemsintothesanleworldcoordinatesystem．Somedeepresearchhasbeendonebasedonthemethodofthe3Dregistrationtrackedbythebinocularvisionsysteminthispaper．TKsarticleincludesthefollowingaspects：(1)Di

8、scussingthebasicprinciplesofthestructuredtight3Dmeasurement．Generallyspeaking,astructuredlightmeasureme