稳定高精度的双目立体视觉测量系统标定方法

稳定高精度的双目立体视觉测量系统标定方法

作者：马俊

来源：《电子技术与软件工程》2015年第21期

摘 要 为了稳定和提高双目立体视觉测量系统的精度，提出了一种便于操作的较为简单的规范性流程，其主要是通过对平面板标定理论，对摄像机左右两个内部参数进行确定，然后通过确定的内部参数作为双目标定的参考，在多视角这个前提下，完成对双目测量系统外部参数的标定。双目立体视觉测量系统标定方法在提高双目测量系统的精度上具有积极的作用，在整个标定过程中，双目测量系统参数是保证高精度的重要因素，该方法在双目立体视觉测量的工业化检验中应该得到广泛的应用，下面进行如下的研究。 【关键词】双目立体视觉 测量系统 内参线

双目立体视觉作为计算机研究领域重要组成部分，它认知这个客观世界是依据直接模拟人类肉眼所看见的视觉系统，在关于微操作系统的控制、机器人高科技导航与航测、模拟虚拟世界、三维非接触测量的方面都发挥极大的作用。通过模仿人眼睛视觉功能对被观测物体尺寸进行测量，以及工具是CCD视觉传感器来完成测量的整个过程。图像信息输入、摄像机位置标定、立体系统化匹配、三维尺寸重新构建、结果输出部分组成整个测量系统。 1 对双目立体视觉的认识及重新构建方法探讨

计算机视觉的含义是指通常我们所提到的关于人工智能化、计算机科学技术、图象处理技术、以及模式认知识别等各个领域的交叉学科。所包含的双目视觉是直接模拟了人类双眼视觉的生理基本结构，更有尺寸微小、成本颇低、功耗小且效率高等特点。在空间物体的三维测量等方面更是有广阔、无可取代的发展前途。现如今世界上最火热的话题之一也是对双目立体视觉的探讨，实际上的应用更加广泛，摄影机标定、图像显示预先处理、立体化匹配和三维数据重新构建，更是对这一系列进行更深的数据试验。通过研究摄影头硬件原理和对摄像头进行的各种测试，选择设计并制定了双目视觉试验机构，主要目的是组建了双目立体视觉试验系统，更制作了高精度的相片编订模板，提出了可以实现对双目立体视觉系统的低成本、高精度标定的一种二次标定的方法。双目视觉图像可以很迅速的去除图像上成像噪声，将左右图像的亮度对比缩到最小，更是将增强画面感，清晰度。 2 关于双目立体视觉的大尺寸测量系统的研究

工件的质量和后期产品的在线加工都得通过大工件尺寸的测量，如果工件的尺寸较大的话，用一般的测量工具是很难对其进行测量的，关于测量系统我们作以下分析，它是模仿人类眼睛的视觉功能对所看见的物体进行测量，构成的成分有图像数据输入、摄像机标定、立体三

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维信息匹配、三维尺寸重新构建、结果数据输出部分。双目立体视觉测量技术具有测量精度高、结构简单、柔韧性好的特点，也是一种非接触性的测量技术。社会飞速发展，科技进步的时代，它在不同的领域得到了广泛的应用，其中双目立体视觉测量技术研究的重热点一直是双目立体视觉传感器的测量精度。这些年来，这些学者做了大量研究而工作，双目立体视觉测量系统的数学模型和图像特征点匹配算法的研究已然是重中之重。视觉测量系统信息摄取的感知器是双目立体视觉传感器，它的结构参数影响着测量系统的总体测量精度的可靠性。试验设计包括一系列试验和分析方法，正确的分析结果和获得最优化方案的一种数学方法。通过试验的结果表明，建立双目立体视觉传感器参数和立体视觉传感器的测量精度的回归方程式求出参数组合，将双目立体视觉传感器的测量精度大大增强。

而其中提到的特征点匹配算法对确定性退火的点匹配算法的改进给出新的目标函数形式，匹配矩阵被相似性度量值约束，减少计算量，加快算法速度，得到最好的解。

还有一种匹配算法是对以往算法进行改进，利用原始的算法找到新颖的方法得到几何不变量，给出结论，推导出最大匹配点和参数。

双目立体视觉作为被计算机视觉领域研究的焦点，所采用的原理是对人视觉所成像进行处理模仿，通过两个不同视觉切入点对同一物像进行观察分析，获得在不同视觉成像角度的物象图像，三角测量原理对图象像素在位置上出现的偏差进行计算，重新构建物体成像信息，在三维空间建立坐标取得有效的结果。利用双目立体视觉相关原理，在三维重构系统的基础下对摄影机进行有关探讨和研究，实现双目立体视觉三维重构系统。建立在对双目立体视觉进行综述的基础上，对双目立体视觉的三维坐标恢复方法进行研究，从得到的参数中、计算匹配点的三维坐标值，得到场景物体的信息利用重构法，恢复三维物体模型，从不同角度观察。 3 双目立体视觉及视觉测量系统测量特点

双目立体视觉测量有很多优点，自动化程度高，速度精准度都很高，操作起来及其容易上手，这样的新新工具取代以往复杂繁琐的工具，将会在很多地方发挥它与众不同的魅力。双目立体视觉技术属于被动测距，它可以在物体深度信息的方法的基础上达到对三维信息的认识。双目视觉的测量精度被系统参数影响着，和每个几何参数都有联系，互相约束，彼此依存，通过分析双目视觉系统的几何参数和参数关系，不同的几何参数数据和精准参数范围，提高双目视觉系统的检测精度达到分析理论正确性的目的。 4 结语

双目立体视觉通过直接模拟人类双眼视觉生理结构，在空间物体三维测量领域有广阔的市场发展前途，当下已然成为世界最热门探究话题之一。根据我国国情，目前发展水平，科学技术的发展现状来看，要想发展双目视觉系统技术，达到类似于人眼的构造，需要我们深入学习探讨，再接再厉，进行大量研究，数据分析探索。这一学科也将慢慢进步，应用到生活之中，

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工业生产，医学等关键地方，甚至与在航天，军事等地都广泛应用，我国处于正在发展的阶段，更需要共同努力，为此发展尽最大能力，做出贡献。 参考文献

[1]何万涛，梁永波，李景贺.双目立体视觉测量系统标定方法[J].黑龙江科技学院学报，2013.

[2]熊志.基于双目立体视觉的大尺寸测量系统的研究[D].秦皇岛：燕山大学，2006. [3]党乐.基于双目立体视觉的三维重建方法研究[D].长安大学，2009. 作者单位

黑龙江大学电子工程学院 黑龙江省哈尔滨市 150080