基于双目视觉的摄像头测距系统的设计与实现.docx

双目立体测距技术作为计算机视觉研究领域中不可缺少的?部分，它由许多学科交叉融合而成。双冃测距的关键步骤为通过两部规格完全相同的像机进行左右图像获取，将每组二维图像对进行一系列信息处理后求取目标点位置信息，该技术具有实现方式简单、成本低的特点，在一些非接触测量领域屮得到了广泛的应用。本文设计并实现了一套基于双目视觉的摄像头测距系统，主要工作包括以下几个方面:首先，确定了相机成像模型中的四个重要坐标系，通过四个坐标系之间的变换关系推出了双目测距模型；分析并研究了不同定标方式，采用张正友定标方式并结合Matlab工具箱进行摄像机定标实验，求出了摄像机内外参数；针对左右摄像机拍摄视角不同造成图像不一致的现象，釆用Hough校正使得左右图像达到严格行对准的状态；在特征提取环节分析并研究了不同提取算法的优缺点，并针对SIFT算法特征点维数过高、分辨率低的问题进行了优化，将传统的128维度降为24维度进行计算大大减少了算法的运行时间，通过减少最小优先级队列之间的比较次数区分了大量的相似像素点从而提高了分辨率。实验证明，改进后的SIFT算法优化了图像质量。

其次，分析并对比了SGBM算法、BM算法以及GC算法的实验结果，最终从时间和匹配精度上考虑了SGBM算法并进行匹配实验；针对单一SGBM算法精确度不足、运行时间长等问题，对步骤中的Sobel算了进行匹配点集合筛选并融合RANSAC算法进行误匹配点的剔除，使得最终匹配效率提高并定位出目标物体的位置区域。实验证明，改进后的SGBM算法特征点匹配效果更加准确。

最后，在MicrosoftVisualStudio开发环境下结合Opencv视觉库以及Matlab定标工具箱等研制了一套基于双目视觉的摄像头测距系统。实验证明，该系统基本实现了测距实验的主要功能，即摄像机定标与图像校正、图像预处理与特征提取、立体匹配与目标定位、测距功能。

关键词双目定标；图像預处理；特征提取；立体匹配；目标定位；双目测距

PAGE

PAGE#

PAGE

PAGE#

Abstract

Asanindispensablepartoftheresearchfieldofcomputervision,binocularstereorangingtechnologyiscomposedofmanydisciplines.Thekeystepofbinocularrangingistoobtaintheleftandrightimagesbytwocameraswithidenticalspecifications,andtoobtainthelocationinformationofthetargetpointsafteraseriesofinformationprocessingofeachsetoftwo-dimensionalimagepairs,thetechnologyhasthecharacteristicsofsimpleimplementationandlowcostwhichhasbeenwidelyusedinsomenon-contactmeasurementfields.Thispaperdesignsandimplementsacamerarangingsystembasedonbinocularvision,themainworkincludesthefollowingaspects:

Firstly,fourimportantcoordinatesystemsinthecameraimagingmodelaredetermined,andthebinocularrangingmodelisderivedthroughthetransformationrelationshipbetweenthefourcoordinatesystems;thedifferentcalibrationmethodsareanalyzedandstudied,cameracalibrationexperimentsarecarriedoutbyusingZhangZhcngyoucalibrationmodeandMatlabtoolbox,theinternalandexternalparametersofcamerasareob