腦與認(rèn)知科學(xué)雙目測(cè)深實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)報(bào)告

1、腦與認(rèn)知科學(xué)雙目立體測(cè)深實(shí)驗(yàn)報(bào)告2013- 2014學(xué)年 第 1 學(xué)期專(zhuān)業(yè)：智能科學(xué)與技術(shù)班級(jí)：智能1101學(xué)號(hào)：06113029姓名：田偉明時(shí)間：2013年12月10/12日 14：3016：15 雙目立體測(cè)深一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?目標(biāo)物距離測(cè)算在各個(gè)領(lǐng)域應(yīng)用都很廣泛,其應(yīng)用包括移動(dòng)機(jī)器人的自主導(dǎo)航系統(tǒng),航空及遙感測(cè)量,工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)等。使用兩臺(tái)性能相同、相對(duì)位置固定的ccd 攝像頭,獲取同一目標(biāo)物的兩幅圖像,計(jì)算空間點(diǎn)在兩幅圖像中的“視差(disparity) ”,并依據(jù)平行雙目視覺(jué)原理可以簡(jiǎn)單快速的確定目標(biāo)物的距離信息。2、 實(shí)驗(yàn)原理：1. 雙目立體視覺(jué)：用雙目立體視覺(jué)方法進(jìn)行三維重建，在計(jì)算

2、機(jī)視覺(jué)中是指由兩幅二維圖像恢復(fù)物體三維可見(jiàn)表面幾何形狀的方法。對(duì)生物視覺(jué)系統(tǒng)，人們?cè)缇妥⒁獾剑瑤缀跛芯哂幸曈X(jué)的生物都有兩個(gè)眼睛。用兩個(gè)眼睛同時(shí)觀察物體時(shí)，會(huì)有深度或遠(yuǎn)近的感覺(jué)。立體電影之所以有逼真的深度感，也是仿照了立體視覺(jué)原理。在立體電影拍攝中，用兩個(gè)攝像機(jī)同時(shí)拍攝，而在放映時(shí)，將兩個(gè)攝像機(jī)拍攝的圖像同時(shí)投影到屏幕上，并利用偏振光的原理，使人的雙眼分別看到左右攝像機(jī)拍攝的圖像，從而使人感到真實(shí)三維場(chǎng)景的立體感。 雙目立體視覺(jué)就是仿照這個(gè)原理，由不同位置的兩臺(tái)或一臺(tái)攝像機(jī)經(jīng)過(guò)移動(dòng)或旋轉(zhuǎn)拍攝同一幅場(chǎng)景，然后利用三維重建原理，由計(jì)算機(jī)重建景物的三維形狀，恢復(fù)出物體的空間位置信息。我們主要討論平行

3、雙目視覺(jué)。（1）平行雙目視覺(jué)模型 雙目成像可獲得同一場(chǎng)景的兩幅不同圖像,當(dāng)兩個(gè)攝像頭參數(shù)(攝像頭的焦距f ) 相同且光心平行放于一條直線上時(shí),構(gòu)成平行雙目立體視覺(jué)系統(tǒng),通過(guò)對(duì)各個(gè)部分的幾何關(guān)系的分析,可以獲取目標(biāo)物的距離信息。圖1 是一個(gè)典型的雙目視覺(jué)測(cè)量系統(tǒng)。兩臺(tái)攝像頭沿基線相距b ,其光軸平行于z 軸,圖像平面與x y平面平行。假設(shè)三維空間一點(diǎn)v ( x , y , z) 在左、右兩個(gè)像平面上的投影分別是pl ( x1 , y1 ) 和pr ( x2 , y2 ) ,則視差定義為d = | pl - p r| = | x2 - x1 | 。由相似三角形關(guān)系可得到： 其中d x 表示每一像素

4、在x 軸方向上的物理單位。z 即是點(diǎn)v 到攝像頭的距離2 (即物體到兩個(gè)攝像頭中心連線的距離) 。 圖1 平行雙目測(cè)量圖示3、 實(shí)驗(yàn)步驟：（1）、如下給出兩張左右眼的視圖： （2）、在matlab中把圖像二值化，變成黑白圖，代碼碼如下： i=imread( imagel6.bmp); j=imread( imager6.bmp); g=im2bw(i,0.6); f=im2bw(j,0.6); imshow(g) imshow(f) 二值化后圖形如下： （3）、用matlab處理圖像確定圖片邊框，程序代碼如下：i = imread(2l.bmp);i1 = im2bw(i, graythres

5、h(i);i1 = i1;figure; imshow(i, border, tight);l = bwlabel(i1);stats = regionprops(l, boundingbox);hold on;for i = 1 : length(stats) rectangle(position, stats(i).boundingbox, edgecolor, r);end aa = 208.8931 138.7905 i = imread(2r.bmp);i1 = im2bw(i, graythresh(i);i1 = i1;figure; imshow(i, border, tigh

6、t);l = bwlabel(i1);stats = regionprops(l, boundingbox);hold on;for i = 1 : length(stats) rectangle(position, stats(i).boundingbox, edgecolor, r);end a=ginput(1); aa = 288.1994 152.6691（4）、并用用ginput函數(shù)確定兩張圖片上同一點(diǎn)坐標(biāo)。（下圖中取左上角第一個(gè)的左下角）（5） 、由程序結(jié)果易知，兩個(gè)坐標(biāo)分別為：a 1= 208.8931 138.7905，a2=288.1994 152.6691 我們可以算出圖片上兩點(diǎn)距離（即視差）x=80.5255。因?yàn)?，比例尺?：20，所以在現(xiàn)實(shí)中的距離為x=4.0263cm。 已知焦距f=0.8mm，雙目間距離（攝像機(jī)）b=30cm。所以，由上述公式： 可知，深度z=5.9608cm。四、實(shí)驗(yàn)心得：通過(guò)本次實(shí)驗(yàn)我了解了雙目測(cè)深的基本原理，在實(shí)驗(yàn)中要用到matlab的一些知識(shí)，所以平時(shí)我們應(yīng)該有一些基本的數(shù)字圖像知識(shí)。實(shí)驗(yàn)中最難的就是視差的確定了，其實(shí)視差就是利用攝像頭標(biāo)定得到的內(nèi)外參數(shù)進(jìn)行圖像矯正和校正，校正后的兩幅圖像對(duì)應(yīng)特征點(diǎn)的縱坐標(biāo)一致，橫坐標(biāo)有異，橫坐標(biāo)的差值就是視差，兩幅圖像對(duì)應(yīng)點(diǎn)的視差形成視差圖