雙目立體視覺的研究一直是機器視覺中的熱點和難點。使用雙目立體視覺系統(tǒng)可以確定任意物體的三維輪廓，并且可以得到輪廓上任意點的三維坐標。因此雙目立體視覺系統(tǒng)可以應(yīng)用在多個領(lǐng)域。本文將主要介紹如何基于CCAS實現(xiàn)雙目立體視覺系統(tǒng)，以及立體視覺的基本理論、方法和相關(guān)技術(shù)，為搭建雙目立體視覺系統(tǒng)和提高算法效率提供了參考。

 

雙目立體視覺是機器視覺的一種重要形式，它是基于視差原理并由多幅圖像獲取物體三維幾何信息的方法。雙目立體視覺系統(tǒng)一般由雙攝像機從不同角度同時獲得被測物的兩幅數(shù)字圖像，或由單攝像機在不同時刻從不同角度獲得被測物的兩幅數(shù)字圖像，并基于視差原理恢復(fù)出物體的三維幾何信息，重建物體三維輪廓及位置。雙目立體視覺系統(tǒng)在機器視覺領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景。

 

CCAS雙目視覺定位原理

 

由以上雙目視覺系統(tǒng)的基本原理可知，為了獲得三維空間中某點的三維坐標，需要在左右兩個攝像機像面上都存在該點的相應(yīng)點。立體視覺系統(tǒng)的一般結(jié)構(gòu)為交叉擺放的兩個攝像機從不同角度觀測同一被測物體。這樣通過求得兩個圖像中相應(yīng)點的圖像坐標，便可以由雙目立體視覺測量原理求取三維空間坐標。事實上，獲取兩幅圖像也可以由一個攝像機實現(xiàn)，如一個攝像機通過給定方式的運動，在不同位置觀測同一個靜止的物體，或者通過光學(xué)成像方式將兩幅圖像投影到一個攝像機，都可以滿足要求。但是據(jù)維視圖像資深視覺工程師介紹，一般來說，還是建議用雙相機系統(tǒng)，單相機在不同位置拍照時很難精確確認相機位置。

 

各種雙目視覺系統(tǒng)結(jié)構(gòu)各有優(yōu)缺點，這些結(jié)構(gòu)適用于不同的應(yīng)用場合。對要求大測量范圍和較高測量精度的場合，采用基于雙攝像機的雙目立體視覺系統(tǒng)比較合適；對測量范圍要求比較小，對視覺系統(tǒng)體積和質(zhì)量要求嚴格，需要高速度實時測量對象，基于光學(xué)成像的單攝像機雙目立體視覺系統(tǒng)便成為最佳選擇。

 

基于雙攝像機的雙目立體視覺系統(tǒng)必須安裝在一個穩(wěn)定的平臺上，在進行雙目視覺系統(tǒng)標定以及應(yīng)用該系統(tǒng)進行測量時，要確保攝像機的內(nèi)參(比如焦距)和兩個攝像機相對位置關(guān)系不能夠發(fā)生變化，如果任何一項發(fā)生變化，則需要重新對雙目立體視覺系統(tǒng)進行標定。

CCAS雙相機模型

 

為了得到圖像中某點的三維信息，需要在另一幅圖像中找到該點的對應(yīng)點坐標。因此想獲得物體的深度信息，首先需要對校正后的立體圖像對進行匹配。由于經(jīng)過校正后，兩幅圖像中的對應(yīng)點在圖像的同一行中，因此在匹配時只需要在相應(yīng)的行中尋找匹配點。為了得到更佳的匹配結(jié)果，如果被測物體表面沒有明顯的特征信息，則需要測量時在物體表面增加特征點。另外要避免被測物體上重復(fù)圖案在同一行中。

 

以視覺系統(tǒng)為基礎(chǔ)的三維外形輪廓的非接觸式、高速測量是一個重要的研究方向，雙目立體視覺方法是其中一種最常用的方法。本文介紹了雙目立體視覺的基本原理，實現(xiàn)方法以及標定和匹配等相關(guān)技術(shù)。雙目立體視覺系統(tǒng)的應(yīng)用領(lǐng)域非常廣泛,為了能夠?qū)⑦@些技術(shù)應(yīng)用在實際的工程中，需要盡可能提高算法的效率與精度。