立体视觉测量的快速立体匹配方法研究

摘要

立体视觉是机器视觉重要的技术分支，其应用包括医疗诊断，航空科技，现场勘测等领域。特别是在非接触的工业测量领域，立体视觉技术的优势发挥着重要作用，其中立体匹配是立体视觉测量得以实现的技术保障，决定着测量的速度和精度，快速的立体匹配方法是高效测量的关键技术。为进一步提高立体视觉测量的速度，对立体匹配方法需要进行更深入的研究。
　　本文在研究了立体视觉测量系统数学模型的基础上，提出了一种立体视觉测量的快速立体匹配方法，此方法与传统立体匹配方法相比，是针对测量应用领域的立体匹配方法，在保证匹配精度的同时提高了匹配速度，从而更适合应用于实时在线的视觉测量。
　　本文采用的图像立体匹配前处理方法是利用数学模型的几何关系，通过对各图像极点的位置进行变换以实现立体校正，保证匹配对应点在同一行上，缩小匹配搜索范围，是立体匹配算法顺利实施的保障。
　　本文针对立体视觉测量的应用领域，提出了基于优质边缘特征点的立体匹配方法。选取契合本文匹配算法目标的Canny算子对左、右图像边缘特征提取，单线条连续的边缘有利于保证视差值连续性。通过提取的边缘特征点同原始图像高可靠性的匹配，获得相互匹配对应的优质边缘特征点。基于优质边缘特征点初步估计视差值范围，有效地提高匹配速度。构建基于优质边缘特征点的自适应窗口进行匹配代价计算，降低平滑区域的误匹配率。利用可信度和区域增长的方法优化处理，获取效果最优的视差图。
　　本文最后采用Middlebury标准测试图像和实际场景图像进行立体匹配，获得了理想的匹配效果，验证了匹配算法的有效性。
　　本文提供了一种立体视觉测量的快速立体匹配方法，不但提高了立体匹配的速度，而且提高了立体匹配的精度，对实时在线测量的进一步具有重要的意义。

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第1章 绪论

1.1课题研究的背景和意义

1.2立体匹配技术研究现状

1.3立体匹配算法的分类

1.4本文主要研究内容

第2章 立体视觉测量系统数学模型

2.1成像模型涉及的坐标系

2.2双目立体视觉理想数学模型

2.3双目立体视觉一般数学模型

2.4双目立体视觉极线几何

2.5本章小结

第3章 立体匹配图像前处理

3.1图像对的立体校正

3.2边缘特征提取

3.3本章小结

第4章 立体匹配算法设计

4.1匹配算法涉及的约束条件

4.2区域增长立体匹配算法

4.3基于优质边缘特征点的立体匹配算法

4.4利用Middlebury图像算法实现

4.5实际场景立体匹配实验

4.6本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的学术论文

致谢