發(fā)布時(shí)間：2018-06-07 01:17

  本文選題：雙目視覺 + 立體匹配　； 參考：《西南石油大學(xué)》2016年碩士論文

【摘要】：隨著計(jì)算機(jī)視覺在近些年的飛速發(fā)展,雙目立體視覺作為其重要研究方向之一,也得到了快速地發(fā)展,應(yīng)用領(lǐng)域也不斷拓寬。完整的雙目視覺系統(tǒng)主要由圖像采集、攝像機(jī)標(biāo)定、圖像校正、立體匹配和三維重建等步驟構(gòu)成。而立體匹配作為其中最關(guān)鍵的步驟,匹配的精度和效率以及硬件實(shí)現(xiàn)直接決定了整個(gè)雙目視覺系統(tǒng)的性能和實(shí)際應(yīng)用。因此研究立體匹配算法及其實(shí)現(xiàn)對(duì)雙目視覺的發(fā)展具有重大意義和實(shí)用價(jià)值。到目前為止,有許多不同種類的立體匹配算法相繼被提出,但是立體匹配中存在的弱紋理,深度不連續(xù)等技術(shù)難點(diǎn)問題仍然亟待解決。論文深入研究了立體匹配的基礎(chǔ)理論及局部立體匹配算法中的一些優(yōu)秀算法,通過對(duì)各種算法得到的視差圖進(jìn)行測(cè)試對(duì)比,最終選擇了一種基于重啟動(dòng)隨機(jī)游走的立體匹配算法進(jìn)行深入學(xué)習(xí),研究其需要改進(jìn)的方面,并嘗試在PC機(jī)和嵌入式ARM平臺(tái)上對(duì)其進(jìn)行實(shí)現(xiàn)。經(jīng)過分析發(fā)現(xiàn),重啟動(dòng)隨機(jī)游走算法存在邊緣權(quán)重僅由單一的像素點(diǎn)間的顏色差異決定的問題,并且沒有對(duì)鄰接矩陣進(jìn)行均衡化,這兩個(gè)方面的問題會(huì)增加錯(cuò)誤匹配的概率,降低算法的匹配精度。因此本文提出了一種改進(jìn)的重啟動(dòng)隨機(jī)游走算法。首先對(duì)邊緣權(quán)重進(jìn)行改進(jìn),邊緣權(quán)重由像素點(diǎn)間的顏色差異和空間距離共同決定,然后采用雙隨機(jī)矩陣技術(shù)對(duì)鄰接矩陣進(jìn)行均衡化,進(jìn)一步提高匹配精度,最后,通過測(cè)試平臺(tái)對(duì)改進(jìn)算法進(jìn)行測(cè)試,并與原算法的結(jié)果對(duì)比,測(cè)試結(jié)果顯示,改進(jìn)算法的匹配精度比原算法有所提高。本文對(duì)提出的改進(jìn)算法進(jìn)行硬件實(shí)現(xiàn)。首先搭建了雙目視覺圖像采集平臺(tái),通過Matlab編程實(shí)現(xiàn)左右攝像頭同時(shí)采集實(shí)景圖像,并利用Matlab標(biāo)定工具箱完成了實(shí)景圖像的立體標(biāo)定,獲得了雙目攝像頭的內(nèi)外參數(shù),然后通過OpenCV對(duì)采集到的實(shí)景圖像對(duì)進(jìn)行畸變校正,再用改進(jìn)算法進(jìn)行立體匹配,得到實(shí)景圖像的視差圖,完成改進(jìn)算法在PC機(jī)上的實(shí)現(xiàn)。而后在虛擬機(jī)上搭建Ubuntu系統(tǒng),再在其之上搭建Linux+QT系統(tǒng),通過QT調(diào)用OpenCV完成圖像校正和立體匹配,獲得視差圖。然后通過交叉編譯器編譯生成能在ARM開發(fā)板上運(yùn)行的文件,將Linux+QT系統(tǒng)和可運(yùn)行文件燒寫到開發(fā)板中,最后通過顯示屏顯示算法求得的視差圖,完成立體匹配算法在嵌入式ARM中的實(shí)現(xiàn)。
[Abstract]:With the rapid development of computer vision in recent years, binocular stereo vision, as one of its important research directions, has also been rapidly developed, and its application field has been continuously broadened. The complete binocular vision system consists of image acquisition, camera calibration, image correction, stereo matching and 3D reconstruction. Stereo matching is the most important step. The precision, efficiency and hardware implementation of stereo matching directly determine the performance and practical application of the binocular vision system. Therefore, the study of stereo matching algorithm and its implementation is of great significance and practical value for the development of binocular vision. Up to now, many kinds of stereo matching algorithms have been proposed one after another. However, the technical difficulties in stereo matching, such as weak texture and depth discontinuity, still need to be solved. In this paper, the basic theory of stereo matching and some excellent algorithms of local stereo matching are deeply studied, and the parallax images obtained by various algorithms are tested and compared. Finally, a stereo matching algorithm based on reboot random walk is selected for further study, and its improvement aspects are studied, and it is implemented on PC and embedded ARM platform. After analysis, it is found that the edge weight of the algorithm is determined only by the color difference of a single pixel, and the adjacent matrix is not equalized. These two problems will increase the probability of mismatch. Reduce the matching accuracy of the algorithm. Therefore, an improved random walk algorithm for restarting is proposed in this paper. Firstly, the edge weight is improved. The edge weight is determined by the color difference between pixels and the space distance, then the adjacent matrix is equalized by using double random matrix technology to further improve the matching accuracy. The improved algorithm is tested on the test platform and compared with the original algorithm. The test results show that the matching accuracy of the improved algorithm is higher than that of the original algorithm. In this paper, the improved algorithm is implemented in hardware. Firstly, a binocular visual image acquisition platform is built, and the real scene image is collected simultaneously by the left and right cameras through Matlab programming. The stereo calibration of the real scene image is accomplished by using the Matlab calibration toolbox, and the internal and external parameters of the binocular camera are obtained. Then the real scene image is corrected by OpenCV, then stereo matching is carried out with the improved algorithm, and the parallax image of the real scene image is obtained, and the improved algorithm is implemented on PC. Then the Ubuntu system is built on the virtual machine, and then the Linux QT system is built on the virtual machine. The image correction and stereo matching are completed by QT call OpenCV, and the parallax map is obtained. Then the cross-compiler is used to compile and generate the files that can run on the ARM development board, and then the Linux QT system and the runnable files are burned into the development board. Finally, the parallax map obtained by the display algorithm is displayed. The realization of stereo matching algorithm in embedded ARM is completed.
【學(xué)位授予單位】：西南石油大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TP391.41

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本文編號(hào)：1989019