CCD雙目立體視覺測量系統(tǒng)的理論研究 外文翻譯 - 圖文

1、ccd雙目立體視覺測量系統(tǒng)的理論研究 外文翻譯 - 圖文 畢業(yè)設(shè)計(jì) 外文資料翻譯 題 目: ccd stereo vision measurement system theory 院系名稱：電氣工程學(xué)院 專業(yè)班級(jí)： 自動(dòng)化 學(xué)生姓名： 學(xué) 號(hào)： 指導(dǎo)教師： 教師職稱： 起止日期：xxxx年 月 日 附件1：外文資料翻譯譯文 ccd雙目立體視覺測量系統(tǒng)的理論研究 摘要: 利用幾何成像原理建立起 ccd 雙目立體視覺測量系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型 ,從提高系統(tǒng)測量精度出發(fā) ,在理論上重點(diǎn)對(duì)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)參數(shù)、 圖像識(shí)別誤差與系統(tǒng)測量精度的關(guān)系進(jìn)行了深入的分析和探討 ,并通過實(shí)驗(yàn)對(duì)結(jié)論進(jìn)行了驗(yàn)證。研究內(nèi)容對(duì)實(shí)際建立該

2、測量系統(tǒng)具有很強(qiáng)的指導(dǎo)作用。 關(guān)鍵詞: 立體視覺; ccd ; 測量精度; 圖像識(shí)別; 系統(tǒng)測量 引言 雙目立體視覺測量技術(shù)是計(jì)算機(jī)視覺中的一個(gè)重要分支,一直是計(jì)算機(jī)視覺研究的重點(diǎn)和熱點(diǎn)之一。由于其近似于人眼視覺系統(tǒng) ,具有較高的測量精度和速度 ,并具有結(jié)構(gòu)簡單 ,便于使用等優(yōu)點(diǎn) ,所以被廣泛應(yīng)用于工業(yè)檢測、 物體識(shí)別、 工件定位、 機(jī)器人自導(dǎo)引等諸多領(lǐng)域。近年來許多學(xué)者對(duì)此進(jìn)行了大量的研究工作1 - 4 。其中大量的工作集中在對(duì)視覺測量系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型、 系統(tǒng)的定標(biāo)方法5 - 7 以及目標(biāo)特征點(diǎn)匹配算法8 - 9 的研究上 ,而對(duì)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)參數(shù)(兩個(gè) ccd之間的距離、 光軸夾角等)研究得卻很

3、少。文獻(xiàn)10 對(duì)立體視覺結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行了相應(yīng)的理論研究 ,但它是從觀看物體時(shí)的深度感出發(fā)研究ccd與物體之間的距離、 兩個(gè)ccd間距和觀看距離3個(gè)參數(shù)之間的關(guān)系 ,沒有涉及到結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)系統(tǒng)測量精度的影響。而實(shí)踐證明系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)參數(shù)設(shè)置在實(shí)際應(yīng)用中對(duì)于系統(tǒng)的測量精度是至關(guān)重要的。此外 ,從立體視覺測量原理中 ,可以看出圖像識(shí)別誤差是另一個(gè)對(duì)系統(tǒng)測量精度產(chǎn)生直接影響的重要因素。綜合以上考慮 ,從理論上對(duì)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)參數(shù)設(shè)置和圖像識(shí)別誤差對(duì)系統(tǒng)測量精度的影響進(jìn)行了深入的分析和研究。結(jié)合系統(tǒng)結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)攝像機(jī)定標(biāo)精度的影響 ,給出了實(shí)際應(yīng)用中組建雙目立體視覺測量系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案。 1 雙目立體視覺測量原理及數(shù)學(xué)

4、模型 1. 1 攝像機(jī)成像模型 攝像機(jī)的成像模型,是光學(xué)成像系統(tǒng)幾何關(guān)系的數(shù)學(xué)表示。目前在攝像機(jī)標(biāo)定中應(yīng)用的攝像機(jī)成像模型主要有針孔成像模型、 雙平面模型和人工神經(jīng)絡(luò)模型等。其中針孔成像模型是目前大量采用的一種成像模型,它反映的是一種理想的線性映射關(guān)系,如圖1 所示。其中, oc為攝像機(jī)的光心, oc xcyc zc為攝像機(jī)坐標(biāo)系, oxyz 為世界坐標(biāo)系, oxy 為攝像機(jī)成像平面物理坐標(biāo)系。p( x , y , z) 為空間一物點(diǎn), p ( x , y)是其在圖像平面上的投影點(diǎn)。根據(jù)該成像模型,空間物點(diǎn) p( x , y , z)與像點(diǎn)之間的關(guān)系可表示為 當(dāng)兩個(gè)或兩個(gè)以上攝像機(jī)進(jìn)行交會(huì)時(shí),

5、可以得到2 i ( i 2)個(gè)方程所組成的超定方程組,因此可以用最小二乘法對(duì)方程組求解以確定空間物點(diǎn)的坐標(biāo)。 1. 2 雙目立體視覺測量系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型 雙目立體視覺系統(tǒng)通常由兩臺(tái)結(jié)構(gòu)和性能完全相同的ccd組成 ,并且兩個(gè)ccd擺放位置對(duì)稱。基于上述攝像機(jī)成像模型 ,由式(2)可以推出如下超定 方程組: 其中 r , t , r , t 分別為兩攝像機(jī)坐標(biāo)系相對(duì)于世界坐標(biāo)系的平移和旋轉(zhuǎn)矩陣,可以通過攝像機(jī)標(biāo)定得到。( x , y) , ( x , y )分別為空間物點(diǎn)( x , y , z)在兩ccd圖像平面的投影的物理坐標(biāo)。 圖2 雙目立體視覺簡易模型 為了對(duì)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行分析,這里構(gòu)建如圖2所示的立體視覺系統(tǒng)。在該結(jié)構(gòu)中,三坐標(biāo)系處于同一平面內(nèi),其中 y 軸垂直紙面向里,世界坐標(biāo)系 oxyz 與左攝像機(jī)坐標(biāo)系oc xc yc zc原點(diǎn)重合,兩攝像機(jī)間距為 l ,兩光軸夾角為 2。根據(jù)上述結(jié)構(gòu),可以確定兩攝像機(jī)組成的超定方程組為 則由式(4)可得: 2 圖像識(shí)別誤差對(duì)系統(tǒng)測量精度的影響 立體視覺系統(tǒng)中 ,空間物點(diǎn)在兩個(gè)攝像機(jī)圖像平面上