不同介質(zhì)下的雙目立體匹配算法研究.pdf

1、雙目立體視覺(jué)技術(shù)在于重建場(chǎng)景的三維信息，具有非接觸、精度高、信息量大等優(yōu)點(diǎn)，在機(jī)器人導(dǎo)航、航空測(cè)繪、海底勘探等諸多領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。其中，立體匹配是立體視覺(jué)中最重要也最困難的步驟，匹配精度和匹配速度將直接影響著立體視覺(jué)的應(yīng)用。本文以雙目立體視覺(jué)系統(tǒng)為研究對(duì)象，針對(duì)空氣和水兩種不同介質(zhì)，分別對(duì)現(xiàn)有的立體匹配算法做出改進(jìn)，主要做了以下工作：
　　(1)本文首先從攝像機(jī)成像模型出發(fā)，介紹了線性、非線性以及水下攝像機(jī)的折射模型，并引出了

2、各坐標(biāo)系間的轉(zhuǎn)換關(guān)系；同時(shí)建立了平行雙目立體視覺(jué)系統(tǒng)，給出視差與深度的關(guān)系；對(duì)現(xiàn)有立體匹配算法的基本原理、處理流程、約束關(guān)系以及不同分類進(jìn)行了總結(jié)概括。
　　(2)針對(duì)單一匹配代價(jià)算法局限性強(qiáng)、固定參數(shù)融合方式適應(yīng)性差等問(wèn)題，提出一種基于自適應(yīng)參數(shù)的多種匹配代價(jià)函數(shù)融合算法。采用SAD和Census算法，分別計(jì)算像素點(diǎn)代價(jià)；通過(guò)統(tǒng)計(jì)像素點(diǎn)在視差范圍內(nèi)代價(jià)的平均值和標(biāo)準(zhǔn)差，得到對(duì)應(yīng)的權(quán)值；根據(jù)一定關(guān)系，對(duì)兩種算法進(jìn)行加權(quán)融合，得到新

3、的代價(jià)函數(shù)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該算法綜合了單一算法的優(yōu)點(diǎn)，誤匹配率降低約12％；并且該代價(jià)函數(shù)可以自適應(yīng)的選擇最優(yōu)融合方式，對(duì)弱紋理、重復(fù)紋理和光照變化等情況，表現(xiàn)出了良好的適應(yīng)性，為后續(xù)的局部和全局匹配算法打下了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。
　　(3)針對(duì)水下非平行雙目成像系統(tǒng)圖像匹配時(shí)無(wú)法進(jìn)行平行校正，并且不再滿足空氣中的極線約束條件這一問(wèn)題，推導(dǎo)出一種適用于水下的極線約束模型。根據(jù)攝像機(jī)和防水罩間相對(duì)位置關(guān)系的不同，將水下雙目成像方式分為平行成像