雙目視覺三維定位原理解析
雙目立體視覺是一門有著廣闊應用前景的學科,根據雙目立體視覺CCAS提供的思路及組成原理,隨著光學、電子學以及計算機技術的發展,將不斷進步,逐漸實用化,不僅將成為工業檢測、生物醫學、虛擬現實等領域的關鍵技術,還有可能應用于航天遙測、軍事偵察等領域。目前在國外,雙目立體視覺技術已廣泛應用于生產、生活中。
雙目視覺三維定位原理
雙目立體視覺三維測量是基于視差原理。
其中基線距B=兩攝像機的投影中心連線的距離;相機焦距為f。設兩攝像機在同一時刻觀看空間物體的同一特征點(xc,yc,zc),分別在“左眼”和“右眼”上獲取了點P的圖像,它們的圖像坐標分別為pleft=(Xleft,Yleft),pright=(Xright,Yright)。
現兩攝像機的圖像在同一個平面上,則特征點P的圖像坐標Y坐標相同,即Yleft=Yright=Y,則由三角幾何關系得到:
則視差為:leftrightDisparityXX??。由此可計算出特征點P在相機坐標系下的三維坐標為:
因此,左相機像面上的任意一點只要能在右相機像面上找到對應的匹配點,就可以確定出該點的三維坐標。這種方法是完全的點對點運算,像面上所有點只要存在相應的匹配點,就可以參與上述運算,從而獲取其對應的三維坐標。
雙目立體視覺的三維測量方法
雙目立體測量的特點類似于“雙目導航、定位”,一般來說:第一、需要提取的點不多,僅把被測物需要測量部分的點找到即可;第二、速度要求較高,一般要求一秒中測量多個產品;第三、對光照環境要求高。因為測量的時候相機和被測物必然有相對位移,所以拍攝到的圖像可能各個角度都會有。一般的實現步驟如下:
第一、相機參數標定。這部分前文已經說過,不再細說了,有興趣的可以去看CCAS雙目立體視覺的相關資料。這部分的主要目的:獲取相機的內參數和鏡頭畸變系數、獲取雙相機在當前角度下立體參數。
第二、對被測物進行拍攝,并獲取被測部分的特征點。這是雙目立體視覺測量最重要的部分。主要難點在于該用哪些算法來獲取特征點,并且這種特征點的獲取方式上,不能用打激光點或手動貼特征點這樣的方式來“取巧”,必須尊重原圖。根據CCAS提供的一些圖像預處理算法進行實驗后發現,一般提取特征點時需要用到數十種以上的預處理算法,而這些算法中的參數需要不斷的去實驗。由于CCAS提供二次開發庫,所以在一些極端情況下用戶還可以在其中加入一些其他的算法。其最終目的還是把特征點準確的找到。
第三、三維坐標獲取。完成以上步驟后,就可以進行立體匹配并計算三維坐標來。這部分比較簡單,只要給出來數學模型了直接帶入公式即可。CCAS提供了相應的算法模型和和例程。
第四、指定測量范圍并輸出結果。
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( 發表人:李建兵 )