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基于立体视觉的树木图像深度信息提取研究

作　者: 马凯
导　师: 周宏平
学　校: 南京林业大学
专　业: 检测技术与自动化装置
关键词: 精确林业双目立体视觉摄像机标定立体匹配深度信息三维重建
分类号: TP391.41
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
下　载: 304次
引　用: 3次
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内容摘要

森林病虫害严重制约了我国造林绿化和生态环境建设,而传统的化学防治效率相当低下,因此研究基于机器视觉技术的农药精确对靶施用技术十分必要。针对农药精确对靶喷雾技术中树木目标为三维的客观事实,本文研究提取树冠不同部位的深度信息,为准确调整农药喷雾射程提供依据。首先,以农药精确使用对喷雾目标深度信息的要求为基础,根据双目立体视觉的基本原理,参照平行光轴立体视觉模型,设计并建立了基于模拟树木图像的平行光轴双目立体视觉系统。系统需要两个步骤的工作:离线的摄像机标定和在线的三维信息恢复。其次,对摄像机成像模型和标定理论及各种标定方法进行了研究,基于Tsai两步标定法实验获取了摄像机内外参数,由此参数可以对获取的树木图像进行校正以消除图像变形。最后,采用LoG滤波算子对图像进行预处理,利用基于极线约束、特征约束、顺序一致性约束的区域相关立体匹配算法,得到理想视差图,在VC++平台下利用OpenGL实现树木图像三维重建显示。本文研究为实现立体化的精确对靶喷雾提供了理论和实践的依据。

全文目录

致谢  3-4
摘要  4-5
Abstract  5-8
第一章绪论  8-18
  1.1 引言  8-11
  1.2 深度信息提取方法  11
  1.3 双目立体视觉系统  11-13
  1.4 双目立体视觉的研究现状与存在问题  13-16
    1.4.1 立体视觉研究现状  13-15
    1.4.2 立体视觉存在问题及发展趋势分析  15-16
  1.5 本课题研究内容与研究意义  16-18
第二章基于树木图像的双目立体视觉系统设计  18-27
  2.1 双目立体视觉的基本原理  18-19
  2.2 平行光轴立体视觉几何模型  19-20
  2.3 双目立体视觉中的极线约束  20-22
  2.4 立体视觉系统设计及系统组成  22-24
  2.5 立体图像获取装置选定  24-27
第三章树木图像深度信息提取的摄像机标定  27-39
  3.1 摄像机标定的基本思路  27-31
    3.1.1 摄像机标定中的三个基本坐标系  27-29
    3.1.2 摄像机投影线性透视模型  29-30
    3.1.3 摄像机投影非线性透视模型  30-31
  3.2 摄像机标定的方法  31-35
    3.2.1 主要标定方法  31-32
    3.2.2 Tsai 两步标定  32-35
  3.3 摄像机标定步骤及标定结果  35-39
第四章双目立体视觉系统的立体匹配算法  39-57
  4.1 匹配准则  39
  4.2 常用立体匹配算法概述  39-40
  4.3 立体匹配方法及实现  40-57
    4.3.1 图像预处理及特征提取  41-50
    4.3.2 匹配算法实现  50-53
    4.3.3 视差图误差检测与校正  53-57
第五章树木图像三维重建  57-62
  5.1 三维重建算法  57-58
  5.2 利用OPENGL 实现树木图像三维重建显示  58-62
第六章结论  62-64
  6.1 主要结论  62
  6.2 进一步研究建议  62-64
参考文献  64-67
详细摘要  67-70

基于立体视觉的树木图像深度信息提取研究

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