CCD雙目立體視覺測量系統(tǒng)的理論研究

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1、第14卷第4期電光與控制Vol.14
.4
























2007年8月ELECTRONICSOPTICS&CONTROLAug.2007

文章編號:1671-637
(2007)04-0094-03CCD雙目立體視覺測量系統(tǒng)的理論研究王建華,
韓紅艷,
王春平,
朱元昌(軍械工程學(xué)院光學(xué)與電子工程系,石家莊
050003)摘


要:
利用幾何成像原理建立起CCD雙目立體視覺測量系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型,從提高系統(tǒng)測量精度出發(fā),在理論上重點(diǎn)對系統(tǒng)結(jié)構(gòu)參數(shù)、圖像識別誤差與系統(tǒng)測量精度的關(guān)系進(jìn)行了深入的分析和探討,并通過實驗對結(jié)論進(jìn)行了驗證。研究內(nèi)容對實際

2、建立該測量系統(tǒng)具有很強(qiáng)的指導(dǎo)作用。關(guān)
鍵
詞:
立體視覺;
CCD;
測量精度;
圖像識別;
系統(tǒng)測量中圖分類號:
V271.4;
TN948.41文獻(xiàn)標(biāo)識碼:
ATheoreticresearchondouble-CCDstereoscopicmeasurementsystemWANGJian-hua,
HANHong-yan,
WANGChun-ping,
ZHUYuan-chang(DepartmentofOpticsandElectronicsEngineering,OrdnanceEngineeringCollege,Shijiazhuang050003,China)Ab

3、stract:
Mathematicmodelofdouble-CCDstereoscopicmeasurementsystemisbuiltupbasedupongeo-metricalimagingprinciple.Therelationshipsofsystemicconfigureparameters,imagerecognitionerrorandmeasurementprecisionareanalyzedtheoretically,andconclusionisvalidatedbytests.Theresearchcontentcanbetakenasarefer

4、enceforconstructingthemeasurementsystem.Keywords:
stereo-vision;
CCD;
measurementprecision;
imagerecognition;
systemmeasurement系統(tǒng)測量精度的影響。而實踐證明系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)參數(shù)0
引言設(shè)置在實際應(yīng)用中對于系統(tǒng)的測量精度是至關(guān)重要雙目立體視覺測量技術(shù)是計算機(jī)視覺中的一個的。此外,從立體視覺測量原理中,可以看出圖像識重要分支,一直是計算機(jī)視覺研究的重點(diǎn)和熱點(diǎn)之別誤差是另一個對系統(tǒng)測量精度產(chǎn)生直接影響的重一。由于其近似于人眼視覺系統(tǒng),具有較高的測量要因素。精度和速度,

5、并具有結(jié)構(gòu)簡單,便于使用等優(yōu)點(diǎn),所綜合以上考慮,從理論上對系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)參數(shù)設(shè)以被廣泛應(yīng)用于工業(yè)檢測、物體識別、工件定位、機(jī)置和圖像識別誤差對系統(tǒng)測量精度的影響進(jìn)行了深器人自導(dǎo)引等諸多領(lǐng)域。近年來許多學(xué)者對此進(jìn)行入的分析和研究。結(jié)合系統(tǒng)結(jié)構(gòu)參數(shù)對攝像機(jī)定標(biāo)[1-4]精度的影響,給出了實際應(yīng)用中組建雙目立體視覺了大量的研究工作。其中大量的工作集中在對[5-7]測量系統(tǒng)的設(shè)計方案。視覺測量系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型、系統(tǒng)的定標(biāo)方法以[8-9]及目標(biāo)特征點(diǎn)匹配算法的研究上,而對系統(tǒng)的1
雙目立體視覺測量原理及數(shù)學(xué)模型結(jié)構(gòu)參數(shù)(兩個CCD之間的距離、光軸夾角等)研究得卻很少。文獻(xiàn)[10]對立體視覺結(jié)構(gòu)參數(shù)

6、進(jìn)行了相1.1
攝像機(jī)成像模型應(yīng)的理論研究,但它是從觀看物體時的深度感出發(fā)攝像機(jī)的成像模型,是光學(xué)成像系統(tǒng)幾何關(guān)系研究CCD與物體之間的距離、兩個CCD間距和觀看的數(shù)學(xué)表示。目前在攝像機(jī)標(biāo)定中應(yīng)用的攝像機(jī)成像模型主要有針孔成像模型、雙平面模型和人工神距離3個參數(shù)之間的關(guān)系,沒有涉及到結(jié)構(gòu)參數(shù)對經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型等。其中針孔成像模型是目前大量采用收稿日期:2006-03-14


修回日期:2006-04-11的一種成像模型,它反映的是一種理想的線性映射作者簡介:王建華(1978-),女,河北承德人,博士生,主要從關(guān)系,如圖1所示。其中,Oc為攝像機(jī)的光心,OcXc事火力控制、圖像處理研究。

7、YcZc為攝像機(jī)坐標(biāo)系,OXYZ為世界坐標(biāo)系,oxy為第4期










王建華等:
CCD雙目立體視覺測量系統(tǒng)的理論研究95到。(x,y),(x
,y
)分別為空間物點(diǎn)(X,Y,Z)在兩CCD圖像平面的投影的物理坐標(biāo)。圖1
攝像機(jī)成像模型攝像機(jī)成像平面物理坐標(biāo)系。P(X,Y,Z)為空間一圖2
雙目立體視覺簡易模型物點(diǎn),p
(x,y)是其在圖像平面上的投影點(diǎn)。根據(jù)為了對系統(tǒng)結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行分析,這里構(gòu)建如圖該成像模型,空間物點(diǎn)P(X,Y,Z)與像點(diǎn)之間的關(guān)2所示的