双目立体视觉系统的精度分析

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1、第37卷第19期计算机工程2011年10月Vol.37No.19ComputerEngineeringOctober2011·开发研究与设计技术·文章编号：1000—3428(2011)19—0280—03文献标识码：A中图分类号：TP212.1双目立体视觉系统的精度分析112刘俸材，谢明红，颜国霖(1.华侨大学机电及自动化学院，福建泉州362021；2.黎明大学机电工程系，福建泉州362000)摘要：为提高双目立体视觉系统的测量精度，分析双目视觉系统的工作原理以及该系统各个环节的误差模型。通过提高标定模板的精度、增加标定图像，可以减小

2、标定误差及图像校正行对齐误差。分析图像识别误差对视觉系统测量精度的影响，导入视觉系统的结构参数与测量误差之间的关系，从而确定结构参数对测量精度的作用。讨论物距对测量精度的影响，并给出合适的物距范围。关键词：立体视觉；精度分析；摄像机标定；立体校正；结构参数AccuracyAnalysisofBinocularStereoVisionSystem112LIUFeng-cai,XIEMing-hong,YANGuo-lin(1.CollegeofMechanicalEngineeringandAutomation,HuaqiaoUniver

3、sity,Quanzhou362021,China;2.DepartmentofElectromechanicalEngineering,LimingUniversity,Quanzhou362000,China)【Abstract】Toraisethemeasurementaccuracyofbinocularstereovisionsystem,workingprincipleofbinocularvisionsystemanderrormodelinallaspectsareanalyzed.Thecalibrationerror

4、andtheimagerectificationerrorcanbereducedbyimprovingtheaccuracyofcalibrationtemplateandincreasingcalibrationimages.Byanalyzingimagerecognitionerrors’influenceonthemeasurementaccuracyofthevisualsystem,therelationshipbetweenstructuralparametersofvisualsystemandmeasuremente

5、rrorsisintroduced.Theinfluenceofstructuralparameterstovisualsystemisdetermined.Theinfluenceofobjectdistanceonmeasurementaccuracyisdiscussedandaproperobjectdistancescopeisgiven.【Keywords】stereovision;accuracyanalysis;cameracalibration;stereorectification;structuralparamet

6、erDOI:10.3969/j.issn.1000-3428.2011.19.0921概述双目立体视觉是计算机视觉的一个分支，利用2台摄像机同时对物体拍照，根据景物点在左右摄像机图像上的位置关系计算出景物点的三维坐标，从而可以实现三维测量和恢复。由于结构简单、数据采集方便迅速、属于非接触式测量以及可以应用于各种复杂恶劣的环境中，双目视觉被广泛应[1]用于三维检测、机器人导航、医学成像等领域。目前，已有许多学者对双目立体视觉进行了非常深入的研究，但大部分学者都将注意力集中在摄像机标定、特征提图1双目视觉原理取、立体匹配等数学模型方面，而系

7、统地论述双目视觉系统误差尤其是系统的结构参数对双目视觉系统的精度影响的著假定左右摄像机的图像在同一个平面上，则特征点P在作较少。文献[2]分析了数字量化效应对精度的影响，但没有2幅图像具有相同的Y坐标，即y=yl=yr，则由三角几何关系研究结构参数和摄像机标定误差对视觉系统精度的影响。文得到：献[3]讨论了光轴与基线的夹角、基线长度、焦距等对系统测xl=f·xc/zc,xr=f·(T–xc)/zc,y=f·yc/zc量精度的影响，但是没有联系实际论述物距对系统精度的(1)令视差d=xl–xr，根据三角形相似可以计算出特征点P影响。在双目

8、视觉系统坐标系下的坐标：本文论述摄像机标定、特征提取、结构参数等对测量精xc=T·xl/d,yc=T·y/d,zc=T·f/d(2)度的影响，对双目视觉系统的设计和使用均能起到指导性因此，左摄像机像面上的任