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基于双目视觉的障碍物识别与重建

作　者: 崔燕茹
导　师: 江泽涛
学　校: 南昌航空大学
专　业: 计算机应用技术
关键词: 双目视觉障碍物识别颜色分割准稠密匹配三维重建
分类号: TP391.41
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
下　载: 398次
引　用: 1次
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内容摘要

对目标或场景的三维重建是计算机视觉的重要研究内容之一，也是目前研究热点。基于双目视觉的三维重建方法就是从双目二维图像序列中获取目标物体的三维信息，尽管目前重建精度不高，技术难度大，但具有成本低、应用方便，环境要求低，并且在虚拟现实、工业检测、机器人导航、地理测量、尤其是在物体识别等领域有广泛的应用。本文在基于双目视觉的障碍物识别与重建方面展开研究，主要完成了以下工作：1.在广泛阅读国内外有关基于双目视觉的障碍物识别与重建文献的基础上，总结了该技术的国内外研究现状。2.介绍了基于双目视觉的障碍物识别与重建的相关基础知识，包括：双目视觉原理、视差图与深度图、三大坐标系、有限摄像机模型、对极几何、基础矩阵、本质矩阵以及准稠密匹配等。3.在研究了目前比较流行的避障方法的基础上，提出了一种基于颜色分割和高度检测相结合的障碍物识别方法。该方法首先将双目图像序列进行颜色分割，提取出障碍物区域，然后仅在障碍物区域进行特征提取、特征匹配、准稠密匹配等处理，计算出障碍物在图像中的三维信息，最后利用障碍物高度检测法求出障碍物的真实高度，从而恢复出障碍物的真实三维信息。4.为提高障碍物重建的精度，提出了一种基于最优种子排序的准稠密匹配法。该方法首先对已匹配好的特征点对进行最优种子区域排序，然后从最优的种子区域开始通过一定的区域增长方式进行匹配扩散，将匹配关系扩散至整幅图像，最后再用RANSAC法消除误匹配，得到最终的准稠密匹配对。5.根据上述理论和推导，对整个系统的工作流程和模块功能进行了分析，并设计出一个障碍物重建的软件系统，然后通过实验对本文方法的可行性和正确性进行了验证。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-6
目录  6-8
第1章绪论  8-13
  1.1 课题研究背景和意义  8-9
  1.2 国内外研究现状  9-11
  1.3 本文主要工作及组织结构  11-13
    1.3.1 本文主要工作特色  11
    1.3.2 本文的组织结构  11-13
第2章基于双目视觉的识别与重建相关基础知识  13-22
  2.1 双目视觉  13-15
    2.1.1 双目视觉原理  13-14
    2.1.2 视差图与深度图  14-15
  2.2 摄像机模型  15-19
    2.2.1 三大坐标系  15-17
    2.2.2 有限摄像机模型  17-19
  2.3 对极几何、基础矩阵与本质矩阵  19-21
    2.3.1 对极几何  19-20
    2.3.2 基础矩阵  20
    2.3.3 本质矩阵  20-21
  2.4 本章小节  21-22
第3章基于颜色分割和高度检测相结合的障碍物识别  22-33
  3.1 图像分割方法研究  22-27
    3.1.1 图像分割的定义  22
    3.1.2 传统的图像分割方法  22-27
  3.2 一种基于 HSI 空间的颜色分割法  27-30
    3.2.1 颜色空间模型  27-29
    3.2.2 一种基于 HSI 空间的颜色分割法  29-30
  3.3 障碍物的识别  30-32
    3.3.1 障碍物高度检测  30-31
    3.3.2 障碍物三维信息的计算  31-32
  3.4 本章小结  32-33
第4章一种基于最优种子排序的准稠密匹配法  33-47
  4.1 准稠密匹配  33-35
    4.1.1 准稠密匹配方法的提出  33-34
    4.1.2 准稠密匹配方法的研究现状  34-35
  4.2 特征点提取与匹配  35-43
    4.2.1 特征点提取  35-37
    4.2.2 特征点匹配  37-41
    4.2.3 RANSAC 消除误匹配  41-43
  4.3 一种基于最优种子排序的准稠密匹配方法  43-46
    4.3.1 区域增长  43-45
    4.3.2 基于最优种子排序的准稠密匹配方法  45-46
  4.4 本章小结  46-47
第5章基于双目视觉的障碍物三维重建系统设计  47-64
  5.1 基于双目视觉的障碍物三维重建系统设计  47-50
    5.1.1 系统模块设计  47-48
    5.1.2 系统工作流程  48-50
  5.2 摄像机外参数的估计和优化  50-52
    5.2.1 外参数估计  50-52
    5.2.2 摄像机外参数的优化  52
  5.3 障碍物的三维重建  52-56
    5.3.1 三维坐标的计算  52-54
    5.3.2 三维点云的网格化  54-55
    5.3.3 纹理映射及光色渲染  55-56
  5.4 软件界面设计  56-57
  5.5 障碍物的三维重建实验  57-62
    5.5.1 实验一  57-58
    5.5.2 实验二  58-60
    5.5.3 实验三  60-62
  5.6 实验结果分析  62-63
  5.7 本章小结  63-64
第6章总结与展望  64-66
  6.1 总结  64
  6.2 展望  64-66
参考文献  66-70
发表论文和参加科研情况说明  70-71
致谢  71-72

基于双目视觉的障碍物识别与重建

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