本文選題：立體視覺 + 雙目　； 參考：《北京理工大學(xué)》2016年碩士論文

【摘要】：伴隨著增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)和虛擬現(xiàn)實(shí)等技術(shù)的快速升溫,立體視覺技術(shù)正成為當(dāng)前的研究熱點(diǎn),在軍事、公共安全、工業(yè)生產(chǎn)以及游戲娛樂等領(lǐng)域的應(yīng)用正在快速拓展。通常,計(jì)算機(jī)立體視覺系統(tǒng)是通過雙目立體攝像機(jī)獲取視頻圖像的。但是,不同的計(jì)算機(jī)視覺系統(tǒng),由于用途的差異,設(shè)計(jì)的圖像采集系統(tǒng)都有差異。就立體顯示效果而言,圖像采集系統(tǒng)參數(shù)中影響最大的基線距離。這是因?yàn)橐曈X中樞會將光學(xué)系統(tǒng)的基線距離,默認(rèn)為人的雙眼間距。因此,對于基線距離不等于人雙眼間距的圖像采集系統(tǒng),需要對雙目顯示器的輸出圖像進(jìn)行調(diào)整,以得到比較理想的立體顯示效果。論文首先分析了人眼立體視覺的原理,得到了影響人的立體景深感的最重要因素——雙目圖像的視差。隨后研究了目標(biāo)物體的距離與其雙目視差的關(guān)系。之后,論文對雙目相機(jī)的成像原理進(jìn)行了闡述。根據(jù)上述關(guān)系,論文推導(dǎo)出了雙目立體顯示配準(zhǔn)公式。利用該公式,在已知了雙目立體相機(jī)和雙目顯示器的參數(shù)的基礎(chǔ)之上,根據(jù)目標(biāo)物體的距離,可以實(shí)現(xiàn)對雙目顯示圖像進(jìn)行調(diào)整,從而是觀察者獲得比較理想的立體觀察效果。根據(jù)雙目顯示的調(diào)整公式,實(shí)現(xiàn)對雙目顯示圖像的調(diào)整,目標(biāo)物體的距離是一個必不可少的參數(shù)。為此,論文進(jìn)一步研究了基于雙目顯示的測距系統(tǒng)。實(shí)現(xiàn)雙目測距的首要前提是獲得高精度的雙目攝相機(jī)的參數(shù),所以論文介紹了的張正友相機(jī)標(biāo)定方法。實(shí)現(xiàn)雙目測距的另一個要求是,獲得同目標(biāo)在雙目攝像機(jī)的左右相面上的位置。所以論文接下來討論了SURF圖像特征提取與匹配算法。為了壓縮特征匹配時的計(jì)算量,提高匹配的精度,論文還引入了極線約束。至此,雙目顯示與測距系統(tǒng)的理論框架搭建完成。隨后,論文描述一套在PC平臺完成的驗(yàn)證系統(tǒng),并分析了該系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果,以檢驗(yàn)該系統(tǒng)方案的可行性。為提高系統(tǒng)的性能和便攜性,在論文最后還討論了在基于FPGA的圖像處理系統(tǒng)上完成本套設(shè)計(jì)方案,并提供了攝像機(jī)驅(qū)動模塊,雙目顯示器驅(qū)動模塊以及SUFR算法實(shí)現(xiàn)方案等設(shè)計(jì)思路。
[Abstract]:With the rapid development of augmented reality (AR) and virtual reality (VR) technology, stereo vision technology is becoming a hot research topic, and its applications in military, public safety, industrial production and games and entertainment are expanding rapidly. Usually, a computer stereo vision system acquires video images by binocular stereo cameras. However, different computer vision systems, because of the use of differences, the design of image acquisition systems are different. As far as stereoscopic display effect is concerned, the maximum baseline distance is affected by the parameters of the image acquisition system. This is because the visual center sets the optical system's baseline distance, by default, as human binocular spacing. Therefore, for the image acquisition system whose baseline distance is not equal to the distance between human eyes, it is necessary to adjust the output image of the binocular display to obtain an ideal stereoscopic display effect. Firstly, the principle of human stereoscopic vision is analyzed, and the parallax of binocular image is obtained. Then the relation between the distance of the target object and its binocular parallax is studied. Then, the imaging principle of binocular camera is described. According to the above relation, the registration formula of binocular stereoscopic display is deduced. Based on the known parameters of binocular stereoscopic camera and binocular display, the binocular display image can be adjusted according to the distance of the target object, which is an ideal stereo observation effect for the observer. According to the adjustment formula of binocular display, the distance of the target object is an essential parameter to adjust the binocular display image. Therefore, this paper further studies the ranging system based on binocular display. The first prerequisite to achieve binocular ranging is to obtain the parameters of high precision binocular camera, so the calibration method of Zhang Zhengyou camera is introduced in this paper. Another requirement to achieve binocular ranging is to obtain the position of the same target on the left and right side of the binocular camera. Therefore, this paper discusses the SURF image feature extraction and matching algorithm. In order to compress the computation and improve the accuracy of feature matching, pole constraints are also introduced in this paper. So far, the theoretical framework of binocular display and ranging system is completed. Then, the paper describes a set of verification system completed on PC platform, and analyzes the experimental results of the system to verify the feasibility of the system scheme. In order to improve the performance and portability of the system, in the end of the paper, the design of the system based on FPGA image processing system is discussed, and the camera driving module is provided. The design idea of binocular display driver module and SUFR algorithm.
【學(xué)位授予單位】：北京理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TP391.41

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本文編號：1886325