雙目測(cè)量系統(tǒng)簡(jiǎn)介

1、通過(guò)對(duì)雙目視覺(jué)測(cè)量系統(tǒng)的研究，建立了雙目視覺(jué)測(cè)量系統(tǒng)的誤差模通過(guò)對(duì)雙目視覺(jué)測(cè)量系統(tǒng)的研究，建立了雙目視覺(jué)測(cè)量系統(tǒng)的誤差模型，并分析了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響。在理論上對(duì)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)型，并分析了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響。在理論上對(duì)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)參數(shù)參數(shù)(兩光軸夾角、基線距離等參數(shù)兩光軸夾角、基線距離等參數(shù))與測(cè)量精度之間的關(guān)系進(jìn)行了系與測(cè)量精度之間的關(guān)系進(jìn)行了系統(tǒng)、詳盡的分析，得出了測(cè)量系統(tǒng)的位置誤差對(duì)距離方向上的精度影統(tǒng)、詳盡的分析，得出了測(cè)量系統(tǒng)的位置誤差對(duì)距離方向上的精度影響較大；光軸夾角的變化對(duì)測(cè)量誤差影響不大，而距離方向的誤差隨響較大；光軸夾角的變化對(duì)測(cè)量誤差影響不大，而距離方向的誤差隨

2、著基線距離的增加而減小的結(jié)淪。本文建立的誤差模型對(duì)具體的雙目著基線距離的增加而減小的結(jié)淪。本文建立的誤差模型對(duì)具體的雙目視覺(jué)測(cè)量系統(tǒng)的設(shè)計(jì)具有指導(dǎo)作用。視覺(jué)測(cè)量系統(tǒng)的設(shè)計(jì)具有指導(dǎo)作用。Northeastern University光學(xué)測(cè)量；雙目視覺(jué)；誤差分析；結(jié)構(gòu)參數(shù)光學(xué)測(cè)量；雙目視覺(jué)；誤差分析；結(jié)構(gòu)參數(shù)存在的問(wèn)題優(yōu) 勢(shì)Northeastern University雙目視覺(jué)系統(tǒng)具有柔性結(jié)構(gòu)，易雙目視覺(jué)系統(tǒng)具有柔性結(jié)構(gòu)，易于安裝并且價(jià)格低廉。于安裝并且價(jià)格低廉。目前視覺(jué)測(cè)量技術(shù)仍不能避免目前視覺(jué)測(cè)量技術(shù)仍不能避免一些干擾因素，諸如視線噪聲、一些干擾因素，諸如視線噪聲、相機(jī)性能、透鏡畸變、特征提取

3、相機(jī)性能、透鏡畸變、特征提取和計(jì)算機(jī)視覺(jué)結(jié)構(gòu)的影響，測(cè)量和計(jì)算機(jī)視覺(jué)結(jié)構(gòu)的影響，測(cè)量精度難以滿(mǎn)足工業(yè)要求。精度難以滿(mǎn)足工業(yè)要求。當(dāng)視覺(jué)系統(tǒng)選擇不同的結(jié)構(gòu)參當(dāng)視覺(jué)系統(tǒng)選擇不同的結(jié)構(gòu)參數(shù)，測(cè)量精度會(huì)受到很大影響。數(shù)，測(cè)量精度會(huì)受到很大影響。Northeastern University雙目視覺(jué)系統(tǒng)的三維結(jié)構(gòu)模型三維結(jié)構(gòu)模型的三角函數(shù)表達(dá) 系統(tǒng)誤差模型及分析 結(jié) 論雙目視覺(jué)系統(tǒng)的三維結(jié)構(gòu)模型雙目視覺(jué)系統(tǒng)的三維結(jié)構(gòu)模型Northeastern University兩個(gè)相機(jī)的光軸與基線形成兩個(gè)相機(jī)的光軸與基線形成的夾角的夾角 (1, 2)；基線是兩臺(tái)照相機(jī)物鏡光學(xué)基線是兩臺(tái)照相機(jī)物鏡光學(xué)中心的連線（中心

4、的連線（B）；）；兩臺(tái)照相機(jī)的焦點(diǎn)兩臺(tái)照相機(jī)的焦點(diǎn)(f1 ,f 2)；物距物距建立模型后，在兩個(gè)相機(jī)建立模型后，在兩個(gè)相機(jī)的共同視角內(nèi)，被測(cè)點(diǎn)的的共同視角內(nèi)，被測(cè)點(diǎn)的水平、垂直投影全部在相水平、垂直投影全部在相機(jī)視野內(nèi)。機(jī)視野內(nèi)。三維結(jié)構(gòu)模型的三角函數(shù)表達(dá)三維結(jié)構(gòu)模型的三角函數(shù)表達(dá)Northeastern University其中， 在在o1 o 2 P中有：中有： 在在PPo1中：中：最終得：最終得： 系統(tǒng)誤差模型系統(tǒng)誤差模型Northeastern University根據(jù)綜合分布誤差理論，測(cè)量系統(tǒng)的整體誤差分別可表示為根據(jù)綜合分布誤差理論，測(cè)量系統(tǒng)的整體誤差分別可表示為x,y,z軸的測(cè)量

5、誤差：軸的測(cè)量誤差：Northeastern University其中，其中，Northeastern University 誤差分析誤差分析A.夾角夾角(1, 2)和視角對(duì)測(cè)量精度的影響和視角對(duì)測(cè)量精度的影響 1) 當(dāng) 時(shí) ， 當(dāng)當(dāng)60，測(cè)量誤差隨，測(cè)量誤差隨增加急劇增加（如增加急劇增加（如Fig.2c 和和Fig.2d所示）。然而，當(dāng)所示）。然而，當(dāng)35時(shí)，測(cè)量誤差隨時(shí)，測(cè)量誤差隨減小而急劇增加（如減小而急劇增加（如Fig.2a所示）。所示）。 因此，為了平衡在整個(gè)視野內(nèi)的誤差分布，夾角因此，為了平衡在整個(gè)視野內(nèi)的誤差分布，夾角選擇在開(kāi)區(qū)選擇在開(kāi)區(qū)間間30,60內(nèi)的最佳值以保證測(cè)量誤差小、

6、測(cè)量精度高。內(nèi)的最佳值以保證測(cè)量誤差小、測(cè)量精度高。Northeastern UniversityNortheastern University2)當(dāng)12時(shí)，當(dāng)兩夾角在開(kāi)區(qū)間30,60分別變化時(shí)，總體誤差傳遞特征隨之變化。因此可得：Northeastern University在在在在 范圍內(nèi)，當(dāng)范圍內(nèi)，當(dāng)1= = 2時(shí)，誤差分布時(shí)，誤差分布取最小值。因此，當(dāng)兩夾角逐漸增加，誤差分布也隨之增加。取最小值。因此，當(dāng)兩夾角逐漸增加，誤差分布也隨之增加。Northeastern University 誤差分布特征隨投影角的變化誤差分布特征隨投影角的變化 假設(shè)垂直投影角不變，則物體在有效視野內(nèi)的位置隨

7、水平投影角變化。 根據(jù) (2)(7), 得水平投影的誤差函數(shù)：誤差分布在投影角相等的方向上取最小。誤差分布趨勢(shì)從視角的誤差分布在投影角相等的方向上取最小。誤差分布趨勢(shì)從視角的中心向四周逐漸增加。中心向四周逐漸增加?？傊瑠A角的對(duì)稱(chēng)分布可構(gòu)成最佳的雙目系統(tǒng)?？傊瑠A角的對(duì)稱(chēng)分布可構(gòu)成最佳的雙目系統(tǒng)。 Northeastern University 誤差分析誤差分析B. 基線和物距對(duì)測(cè)量精度的影響基線和物距對(duì)測(cè)量精度的影響 基線B是表征兩個(gè)相機(jī)在視覺(jué)系統(tǒng)中共同位置的重要參數(shù)。不同的基線會(huì)視覺(jué)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)變化和測(cè)量精度。當(dāng)基線B變化時(shí)，夾角（1，2）和物距z也會(huì)相應(yīng)地變化。而也焦點(diǎn)會(huì)隨物距的變化而相應(yīng)

8、發(fā)生變化。 為了簡(jiǎn)化基線對(duì)測(cè)量精度的影響，我們研究?jī)晒廨S交叉點(diǎn)對(duì)測(cè)量精度的影響。假設(shè)兩相機(jī)在水平面上對(duì)稱(chēng)分布。且 ， 。 根據(jù)(1)，得到：結(jié)構(gòu)參數(shù)B的誤差可表示為：Northeastern University 綜上所述，綜上所述，x隨、呈正比變化，隨、呈正比變化，故通過(guò)可知的變化趨勢(shì)。如故通過(guò)可知的變化趨勢(shì)。如Fig.5所所示，當(dāng)物距示，當(dāng)物距z一定時(shí)，測(cè)量誤差會(huì)隨一定時(shí)，測(cè)量誤差會(huì)隨基線基線B增加。當(dāng)基線增加。當(dāng)基線B一定時(shí)，測(cè)量一定時(shí)，測(cè)量誤差會(huì)隨物距誤差會(huì)隨物距z急劇增加。當(dāng)參數(shù)急劇增加。當(dāng)參數(shù)k在開(kāi)區(qū)間在開(kāi)區(qū)間0.8,2.2變化時(shí)，即變化時(shí)，即B=0.8z,2.2z，系統(tǒng)測(cè)量誤差較

9、低。，系統(tǒng)測(cè)量誤差較低。因此，當(dāng)因此，當(dāng)k3即即B3z時(shí)，須根據(jù)具體實(shí)例調(diào)整結(jié)構(gòu)時(shí)，須根據(jù)具體實(shí)例調(diào)整結(jié)構(gòu)參數(shù)來(lái)降低系統(tǒng)誤差提高測(cè)量精度。參數(shù)來(lái)降低系統(tǒng)誤差提高測(cè)量精度。MATLAB仿真圖：仿真圖：Northeastern University 結(jié)結(jié) 論論 通過(guò)對(duì)雙目視覺(jué)系統(tǒng)測(cè)量原理的分析，建立了測(cè)試系統(tǒng)位置誤通過(guò)對(duì)雙目視覺(jué)系統(tǒng)測(cè)量原理的分析，建立了測(cè)試系統(tǒng)位置誤差模型，為運(yùn)用雙目系統(tǒng)進(jìn)行空間測(cè)量提供了理論依據(jù)。差模型，為運(yùn)用雙目系統(tǒng)進(jìn)行空間測(cè)量提供了理論依據(jù)。 1) 當(dāng)光軸與基線夾角（當(dāng)光軸與基線夾角（1，2）相等或者不相等，如圖）相等或者不相等，如圖Fig.2, Fig.3 and Fig.4所示所示,對(duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu)的視覺(jué)系統(tǒng)較不對(duì)稱(chēng)的雙目系統(tǒng)誤差小。對(duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu)的視覺(jué)系統(tǒng)較不對(duì)稱(chēng)的雙目系統(tǒng)誤差小。 2) 通過(guò)對(duì)基線和物距誤差曲線的分析，當(dāng)基線通過(guò)對(duì)基線和物距誤差曲線的分析，當(dāng)基線B是物距是物距z的的0.82.2倍時(shí)，視覺(jué)系統(tǒng)的測(cè)量誤差較低。當(dāng)倍時(shí)，視覺(jué)系統(tǒng)的測(cè)量誤差較低。當(dāng)B3z時(shí)，視覺(jué)系統(tǒng)時(shí)，視覺(jué)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)參數(shù)需要被調(diào)整保證測(cè)量誤差較低。的結(jié)構(gòu)參數(shù)需要被調(diào)整保證測(cè)量誤差較低。 參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn)1Qiong Liu,