双目视觉成像原理

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双目视觉定位原理

双目视觉定位原理

双目视觉定位原理

双目视觉定位原理是一种常见的视觉定位原理,它是通过两个摄像头同时拍摄同一个物体的不同角度,再通过计算机图像处理技术将这些图像进行分析处理,从而确定目标物体的位置、大小、形态等信息。这种技术被广泛应用于机器人、无人机、自动驾驶汽车等领域,它的基本原理是通过双目视觉模拟人类眼睛的立体视觉效果,以实现对目标物体的快速准确识别和定位。

双目视觉定位原理的基本原理

双目视觉定位原理的基本原理是通过两个摄像头同时拍摄同一个物体的不同角度,再通过计算机图像处理技术将这些图像进行分析处理,从而确定目标物体的位置、大小、形态等信息。双目视觉定位系统主要由两个摄像头、镜头、图像采集卡、图像处理器和计算机组成。其中,两个摄像头被安装在一定距离的位置上,一般是左右两侧,成为双目视觉系统。当目标物体出现在两个摄像头的视野中时,它将在两个摄像头的图像中分别呈现出不同的位置和角度。计算机会对这些图像进行分析处理,通过计算两个图像之间的差异,确定目标物体的位置、大小、形态等信息,从而实现对目标物体的快速准确定位。

双目视觉定位原理的优势

双目视觉定位原理相比其他定位原理具有以下优势:

1.快速准确:双目视觉定位原理可以在短时间内快速准确地识别和定位目标物体,适用于高速运动物体的定位。

2.适应性强:双目视觉定位原理可以适应不同环境和光照条件下的定位需求,具有较高的灵活性和适应性。

3.精度高:双目视觉定位原理可以实现毫米级别的定位精度,可以满足高精度定位需求。

4.成本低:双目视觉定位原理不需要复杂的设备和技术,成本相对较低,适用于大规模应用。

双目视觉传感器的工作原理

双目视觉传感器的工作原理

双目视觉传感器的工作原理

双目视觉传感器是一种模仿人类双眼视觉系统的传感器,通过两个相互独立的摄像头来获取环境中的信息,并通过计算机算法将这些信息整合在一起,实现深度感知和三维重建。其工作原理可以简单分为成像、匹配和计算三个步骤。

双目视觉传感器中的两个摄像头分别拍摄同一场景,由于两个摄像头之间的距离已知,因此在成像阶段可以通过两个摄像头拍摄到的图像来获取场景的深度信息。这两个图像经过预处理后,会被传输到计算机中进行处理。

接下来是匹配阶段,双目视觉传感器会通过计算机算法将两个图像中的对应像素点进行匹配,找出它们在空间中的位置关系。这个过程可以通过特征点匹配、立体匹配等方法来实现,通过精确的匹配算法,可以获取到像素点之间的视差信息,从而计算出物体的深度。最后是计算阶段,通过已知的摄像头间距、匹配像素点的视差信息以及相机的内外参数等信息,可以利用三角测量法来计算出场景中物体的三维坐标信息。通过这种方式,双目视觉传感器可以实现对环境中物体距离的准确感知,为机器人导航、环境建模、物体识别等应用提供重要支持。

双目视觉传感器的工作原理借鉴了人类双眼视觉系统的原理,通过两个摄像头协同工作,实现了对环境的立体感知和深度重建。它在

机器人、自动驾驶、安防监控等领域有着广泛的应用,为智能设备的发展提供了强大的支持。随着计算机视觉和人工智能技术的不断发展,双目视觉传感器的应用前景将更加广阔,为人类社会的进步和发展带来更多的可能性。

双目视觉成像原理

双目视觉成像原理

双目视觉成像原理

双目视觉成像原理是指人类双眼通过视网膜接收到的图像信息,通过大脑的处理,形成我们对三维物体位置、深度和距离等感知能力。这种成像原理是基于人类拥有两只眼睛,每只眼睛分别观察同一场景的不同角度所形成的视差来计算图像的深度信息。

首先,我们了解一下人眼的构造。人眼是由眼球、角膜、晶状体、虹膜、瞳孔、视网膜等组成。其中,眼球是一个球状的结构,其中包含有视网膜,视网膜上有大量视觉感受器,即视杆细胞和视锥细胞。当外界的光线通过角膜和晶状体折射后进入眼球,最终在视网膜上形成图像。

当我们观察其中一物体时,双眼分别从不同的位置观察到该物体,这就导致了两只眼睛所观察到的图像中存在一定的视差。视差是指物体在两只眼睛中的位置差异,也可以理解为左右眼所看到的图像不完全相同,这种不同主要体现在物体的位置上。

根据视差的理论,当物体远离我们看时,两个视点之间的差距较小,视差也较小;而当物体靠近我们时,两个视点之间的差距增大,视差也增大。通过大脑对所观察到的图像进行处理,我们可以根据视差推断出物体的距离和深度信息。

在图像匹配方面,大脑会将两只眼睛所观察到的图像进行比较,找出两个图像中相似的部分,这个过程被称为视网膜对应。大脑会将两个图像的每个像素点进行比较,找到相同的点。这些相同的点可以被视作是两个视点中物体的同一点,在计算深度时非常重要。

在深度计算方面,大脑通过视差来估算物体的深度。根据视差原理,当物体离我们越近时,它在两个视网膜上的位置差距就越大;反之,当物

体离我们越远时,它在两个视网膜上的位置差距就越小。大脑会根据这个差距来计算物体的距离和深度。

双目立体视觉原理

双目立体视觉原理

双目立体视觉原理

双目立体视觉是指人类通过两只眼睛同时观察同一物体时产生的立体效果。这

种视觉原理是人类视觉系统中非常重要的一部分,它使我们能够感知到物体的深度和距离,为我们的日常生活和工作提供了重要的信息。在本文中,我们将深入探讨双目立体视觉的原理和应用。

首先,双目立体视觉的原理是基于人类两只眼睛的位置差异而产生的。由于两

只眼睛分别位于头部的两侧,它们所看到的同一物体会有微小的差异。这种差异包括视差、视角和视线方向等,这些差异为我们的大脑提供了丰富的信息,使我们能够感知到物体的深度和距离。

其次,双目立体视觉的原理还涉及到视觉系统的处理过程。当两只眼睛同时观

察同一物体时,它们所接收到的图像会被传送到大脑的视觉皮层进行处理。在这个过程中,大脑会将两只眼睛接收到的信息进行比对和整合,从而产生立体效果。这种比对和整合的过程是非常复杂的,它涉及到大脑的神经元网络和神经递质的作用,是一个高度精密的生物信息处理过程。

另外,双目立体视觉的原理还与人类的视觉经验和学习有关。通过长期的视觉

训练和经验积累,人类能够更加准确地感知物体的深度和距离。这种经验和学习会影响到我们的视觉系统的发育和功能,使我们能够更加灵活地应对各种复杂的立体环境。

在实际应用中,双目立体视觉原理被广泛应用于计算机视觉、虚拟现实、医学

影像等领域。通过模拟人类的双目立体视觉原理,计算机可以实现立体图像的获取、处理和显示,从而实现立体视觉效果。在虚拟现实技术中,双目立体视觉原理可以为用户提供更加逼真的虚拟体验,增强沉浸感和真实感。在医学影像领域,双目立体视觉原理可以帮助医生更加准确地诊断疾病,提高医疗水平。

双目摄像头的工作原理

双目摄像头的工作原理

双目摄像头的工作原理

双目摄像头是一种常见的计算机视觉设备,其工作原理是通过两个摄像头捕捉场景中

的图像,并通过计算两个摄像头之间的距离和角度信息,以模拟人眼的视觉功能。下面我

们将详细介绍双目摄像头的工作原理。

一、双目摄像头的构成

双目摄像头由两个摄像头、一个图像处理器和一个计算单元组成,其中摄像头是负责

采集场景的两个映像的装置,一个图像处理器负责将二维图像转换成深度三维图像。计算

单元则是负责在得到三维图像后进行数据处理和分析。

二、双目摄像头的工作原理

在实际使用中,双目摄像头通常会将两个摄像头间距离设为一定的值,这个值也叫做

摄像头的基线,并且每个摄像头都会拍摄场景中的一个不同角度的图像。在图像处理之前,需要对相机进行标定,即找出两个摄像头对应图像中相同的或有规律的点的位置关系,并

通过这些点来确定两个摄像头之间的距离和角度信息。

1. 视差原理

在单个摄像头图像中,物体距离摄像头越远,则其在图像中所占像素大小就越小,而

在双目摄像头中,由于两个摄像头的位置不同,因此拍摄到的同一物体在两个图像上所占

像素大小也是不同的。这个大小差异就叫做视差。视差原理就是利用这个视差信息计算出

物体的距离。

2. 立体成像原理

双目摄像头同时拍摄到的两个图像就像人的两只眼睛一样。通过对两个图像的处理,

可以得到一个“立体图片”,也就是一张三维深度图像。立体成像原理就是通过对两个图

像的匹配来确定物体在场景中的位置。

3. 三角测量原理

通过视差和立体成像原理,可以计算出物体在相机坐标系下的位置,但是由于不同相

机的坐标系不同,所以需要将相机坐标系转换成世界坐标系。这一步需要用到三角测量原理,即通过一组已知的平面三角形来确定各个相机坐标系之间的关系。

双目相机成像原理

双目相机成像原理

双目相机成像原理

1. 介绍

双目相机是一种通过两个摄像机同时获取场景图像的设备,它模拟了人眼的视觉系统,能够实现对三维场景的深度感知和测量。双目相机广泛应用于计算机视觉、机器人导航、虚拟现实等领域。本文将深入探讨双目相机的成像原理。

2. 单目成像原理

在了解双目相机之前,我们首先需要了解单目相机的成像原理。单目相机通过一个摄像机获取场景图像,其成像原理主要由以下几个方面组成:

2.1 光学系统

单目相机的光学系统由镜头和光圈组成,镜头负责将入射的光线聚焦到成像平面上,光圈则用于控制进入相机的光线量。

2.2 图像传感器

图像传感器是单目相机的核心部件,一般采用CCD或CMOS技术制造。它由一系列

光敏元件组成,能够将光线转化为电信号,并存储为数字图像。

2.3 曝光和快门

曝光和快门是指控制图像传感器对光线的敏感程度和感光时间的参数。曝光时间越长,图像亮度越高;而快门时间越短,图像的运动模糊程度越低。

2.4 像素

像素是图像传感器上的最小光敏单元,它记录了场景中的颜色和亮度信息。图像的分辨率取决于相机的像素数量,像素越多,图像细节越丰富。

3. 双目成像原理

3.1 立体视觉

双目成像的核心概念是立体视觉。立体视觉是人类利用两只眼睛同时观察场景来获取深度和距离信息的能力,双目相机模仿了这一过程。通过将两个摄像机分别放置在一定距离内,可以得到两张稍有差异的图像。

3.2 视差

视差是双目成像中的关键概念,它指两个摄像机观察同一点时图像中对应点的像素位置差异。根据视差原理,通过计算视差大小可以得到场景中不同点的深度信息。

双目视觉原理范文

双目视觉原理范文

双目视觉原理范文

双目视觉是指人类双眼同时观察一个物体或场景时,通过视觉系统的

处理和分析,使得我们能够具备深度知觉能力。这种能力是通过对两个眼

睛在观察同一物体时形成的视差进行计算和分析得到的。双目视觉原理主

要包括视差、视觉融合和立体感知。

首先是视差。视差是通过两个眼睛观察同一物体或场景时,由于两个

眼睛之间的距离而产生的视觉差异。当我们观察远处的物体时,视差较小;当观察近处的物体时,视差较大。我们的大脑能够通过计算两个眼睛视觉

之间的差异,根据视差的大小来评估物体的远近距离。

视差的计算是通过右眼和左眼的视觉信息交叉和补偿来实现的。在视

觉系统中,光线进入眼睛后会被角膜、晶状体等光学结构折射,形成一个

图像在视网膜上。在视觉信息处理过程中,视觉皮层会将这些图像信息传

递给视觉中枢进行分析。当两个眼睛观察同一物体时,光线进入视网膜的

位置会有微小的偏差,这个偏差就是视差。视觉中枢会根据左右眼的视差

差异,计算出物体的深度信息。

接下来是视觉融合。视觉融合是指两个眼睛的视觉信息在视觉中枢中

进行整合以形成一个完整的视觉。每个眼睛的视网膜上的图像是微妙地不

同的,但视觉系统能够将它们整合成一个单一的、立体的视觉。这种整合

是通过将两个眼睛的视觉信息进行比较和合并来实现的。

视觉融合的过程中,视觉中枢会根据视差信息来确定两个眼睛观察的

物体是否在同一位置。如果物体在同一位置,则视觉中枢会将两个眼睛的

视觉信息进行加和处理,形成一个立体的视觉。如果物体不在同一位置,

则可能会出现双影现象或无法进行视觉融合的情况。

最后是立体感知。立体感知是指我们能够通过双目视觉来感知物体的

双目视觉测距原理

双目视觉测距原理

双目视觉测距原理

双目视觉测距是一种通过两只眼睛来获取深度信息的方法,它

模拟了人类的双眼立体视觉原理。在人类的视觉系统中,两只眼睛

分别观察到的景象有所不同,这种差异被大脑用来计算物体的距离

和深度。双目视觉测距原理正是基于这一原理而来的。

首先,我们需要了解双目视觉系统是如何获取深度信息的。当

物体位于不同位置时,它在两只眼睛中所形成的影像也会有所不同。这种不同主要体现在两只眼睛所看到的物体的位置和角度上。通过

比较这种不同,我们可以计算出物体的距离和深度。

双目视觉测距的原理基于三角测量法。在这种方法中,我们假

设两只眼睛和被观察物体之间构成一个三角形,通过测量这个三角

形的各个边和角度,我们就可以计算出物体的距离和深度。具体来说,我们可以通过测量两只眼睛之间的距离、两只眼睛到物体的距

离以及两只眼睛所看到的物体的角度来计算出物体的距离和深度。

双目视觉测距的原理还可以通过立体成像来解释。在双目视觉

系统中,两只眼睛所看到的景象有所不同,这种差异被大脑用来构

建一个立体的视角,从而使我们能够感知到物体的距离和深度。通

过比较两只眼睛所看到的景象,我们可以获得一个立体的视角,从

而感知到物体的立体形状和位置。

双目视觉测距原理的应用非常广泛。在机器人领域,双目视觉

测距被广泛应用于机器人的导航和避障系统中。通过模拟人类的双

目视觉系统,机器人可以感知到周围环境的深度信息,从而更加准

确地进行导航和避障。在自动驾驶汽车领域,双目视觉测距也被广

泛应用于汽车的环境感知系统中,通过获取周围环境的深度信息,

汽车可以更加准确地感知到周围道路和障碍物,从而提高行驶安全性。

双目鱼眼相机成像原理

双目鱼眼相机成像原理

双目鱼眼相机成像原理

双目鱼眼相机是通过双目立体视觉技术实现的。双目立体视觉技术基于视差原理,通过获取同一场景在两个不同位置的像素点阵,然后通过一系列算法处理,获得场景的深度信息。

具体来说,双目立体视觉技术通过模拟人眼在观察物体时视线的交错过程,获取同一场景在不同角度下的图像信息,并通过计算像素点阵之间的差异来获取深度信息。这种技术可以应用于三维重建、虚拟现实、增强现实等领域。

双目鱼眼相机具有视场角广、体积小巧等优点,可以广泛应用于安防监控、智能驾驶、机器人等领域。但同时也存在一定的局限性,例如对光线条件要求较高,需要较高的计算资源和算法处理能力等。

总之,双目鱼眼相机通过双目立体视觉技术实现了对场景的三维重建和深度信息获取,为各种应用提供了更加丰富和精准的视觉信息。

双目相机原理

双目相机原理

双目相机原理

双目相机原理是采用两个摄像头组成的立体视觉系统,它能够以三维的方式感知物体的几何结构和表面灰度值,并将其转换为数字信号。这种情况下,摄像头之间的距离就是一个重要参数,它决定了每个图像中物体的深度信息。

1、工作原理

双目相机系统包含两个摄像头,分别放置在两个独立的位置上,形成一个立体视觉系统。两个摄像头分别拍摄不同的视角,所以它们的画面中的物体的位置是不同的,这样就可以获得物体的三维信息。由于两个摄像头的位置和视角确定,所以可以通过计算两个摄像头的图像来获得物体的三维信息,即深度信息。

此外,双目相机系统还可以使用光学测距法来计算物体的深度信息。该方法利用两个摄像头之间的距离来估计物体的深度信息,如果两个摄像头之间的距离越大,估计的深度信息越准确。

2、应用

双目相机系统的应用非常广泛,可以应用于计算机视觉、机器人导航、自动驾驶、智能家居等领域。

(1)计算机视觉:双目相机可以用来进行物体检测、跟踪和识别,并获得物体的几何结构信息。

(2)机器人导航:双目相机可以用来进行三维重建和环境感知,帮助机器人快速、准确地进行导航,使机器人可以准确地定位并避开障碍物。

(3)自动驾驶:双目相机可以用来进行道路检测、车辆检测和危险性分析,从而使车辆能够自动驾驶,避免发生事故。

(4)智能家居:双目相机可以用来进行房间内物体的检测和识别,从而实现智能家居的功能,例如识别家庭成员、智能控制家电等。

3、优缺点

双目相机系统有很多优点:

(1)双目相机系统可以实现三维重建,从而获得物体的几何结构和表面灰度值;

(2)双目相机系统可以获得物体的深度信息,从而实现精确定位和跟踪;

双目视觉基本原理

双目视觉基本原理

Bumblebee 双目测量基本原理

一.双目视觉原理:

双目立体视觉三维测量是基于视差原理。

图 双目立体成像原理

其中基线距B=两摄像机的投影中心连线的距离;相机焦距为f 。

设两摄像机在同一时刻观看空间物体的同一特征点(,,)c c c P x y z ,分别在“左眼”和“右眼”上获取了点P 的图像,它们的图像坐标分别为(,)left left left p X Y =,(,)right right right p X Y =。 现两摄像机的图像在同一个平面上,则特征点P 的图像坐标Y 坐标相同,即left right Y Y Y ==,则由三角几何关系得到:

()c left c c right c c c x X f z x B X f z y Y f z ⎧=⎪⎪⎪-=⎨⎪⎪=⎪⎩ (1-1)

则视差为:left right Disparity X X =-。由此可计算出特征点P 在相机坐标系下的三维坐标为:

left c c c B X x Disparity B Y y Disparity B f z Disparity ⎧=⎪⎪⎪=⎨⎪⎪=⎪⎩ (1-2)

因此,左相机像面上的任意一点只要能在右相机像面上找到对应的匹配点,就可以确定出该点的三维坐标。这种方法是完全的点对点运算,像面上所有点只要存在相应的匹配点,

就可以参与上述运算,从而获取其对应的三维坐标。

二.立体视觉测量过程

1.图像获取

(1) 单台相机移动获取

(2) 双台相机获取:可有不同位置关系(一直线上、一平面上、立体分布)

2.相机标定:确定空间坐标系中物体点同它在图像平面上像点之间的对应关系。

双目立体视觉原理

双目立体视觉原理

双目立体视觉原理

双目立体视觉是人类视觉系统利用双眼获取深度信息的一种视觉方式。在日常

生活中,我们常常利用双眼来感知物体的位置、距离和深度,这得益于双目立体视觉原理的作用。双目立体视觉原理是指人类通过左右两只眼睛同时观察同一物体,由于左右眼之间存在一定的视差,从而产生了深度信息,使我们能够感知到物体的立体形状和位置。

双目立体视觉原理的实现基于人类双眼之间的视差。当我们观察远处的物体时,左右眼所看到的图像几乎是一样的,视差较小;而当观察近处的物体时,左右眼所看到的图像会有较大的差异,视差较大。通过比较左右眼的视差,人类大脑能够计算出物体的距离和深度信息。

双目立体视觉原理在人类视觉系统中扮演着重要的角色。首先,双目立体视觉

使我们能够更准确地感知物体的位置和距离,这对于日常生活中的行走、操纵物体等活动至关重要。其次,双目立体视觉也为我们提供了更加生动和真实的视觉体验,使我们能够感受到物体的立体形状和空间位置,这对于艺术、设计和娱乐等领域具有重要意义。

在工程应用中,双目立体视觉原理也被广泛应用于计算机视觉、机器人技术等

领域。通过模拟人类双目视觉系统,计算机可以实现对物体的三维重建和深度感知,从而实现对环境的理解和感知。在机器人领域,双目立体视觉也被用于实现机器人的自主导航、避障和抓取等任务,为机器人赋予了更加灵活和智能的能力。

总的来说,双目立体视觉原理是人类视觉系统中一项重要的功能,它使我们能

够感知物体的立体形状和位置,为我们的日常生活、艺术创作和工程应用提供了重要的支持。随着科学技术的不断发展,双目立体视觉原理也将继续发挥着重要的作用,并为人类带来更加丰富和多彩的视觉体验。

单目和双目视觉技术原理

单目和双目视觉技术原理

单目和双目视觉技术原理

单目和双目视觉技术原理

视觉是人类获取信息的最主要的方式之一,而单目和双目视觉技术则是用来模拟人类视觉系统的图像处理技术。本文将介绍单目和双目视觉技术的原理及应用。

单目视觉技术是指通过一台摄像机获取的单个图像来进行视觉分析和处理的技术。其原理是通过摄像机获取的图像,利用计算机进行图像处理和分析,从而实现对图像中目标的检测、识别、跟踪等操作。虽然单目视觉只能提供一个视角的信息,但其广泛应用于机器人导航、目标追踪、图像识别等众多领域。

单目视觉技术的实现主要涉及以下几个关键步骤。首先,图像采集与预处理。通过摄像机采集图像后,需要对图像进行去噪、增强等预处理操作,以提高后续处理的效果。其次,特征提取与描述。通过对图像进行特征提取,可以将目标的主要信息从图像中提取出来。常用的特征包括边缘、纹理、颜色等。在进行特征提取后,需要对特征进行描述,以便进行后续的处理和分析。最后,目标检测与跟踪。基于图像特征和描述,可以进行目标的检测和跟踪,实现对目标的自动识别和追踪。

双目视觉技术是指通过两个相距一定的摄像机获取的立体图像来进行视觉分析和处理的技术。其原理是通过两个摄像机同时获取的左右眼图像,利用计算机进行立体匹配,从而得到立体信息,实现对图像中的深度和距离的估计。双目视觉技术能够模拟人类的双眼观察,可以提供更加准确的深度信息,因此在

三维重建、虚拟现实、自动驾驶等领域具有重要的应用价值。

双目视觉技术的实现主要包括以下几个步骤。首先,双目摄像机的标定。由于双目摄像机的位置和焦距等参数可能存在差异,需要进行标定,以保证立体图像的准确性和一致性。其次,图像的特征匹配与立体匹配。通过对左右眼图像进行特征提取和匹配,可以得到两个图像之间的对应关系,进而进行立体匹配,得到图像的深度信息。最后,三维重建与跟踪。根据立体匹配得到的深度信息,可以对图像进行三维重建和跟踪,实现对目标的三维重构和运动跟踪。

双目视觉成像原理

双目视觉成像原理

双目视觉成像原理

1.引言

双目立体视觉(Binocular Stereo Vision)是机器视觉的一种重要形式,它是基于视差原理并利用成像设备从不同的位置获取被测物体的两幅图像,通过计算图像对应点间的位置偏差,来获取物体三维几何信息的方法。融合两只眼睛获得的图像并观察它们之间的差别,使我们可以获得明显的深度感,建立特征间的对应关系,将同一空间物理点在不同图像中的映像点对应起来,这个差别,我们称作视差(Disparity)图。

双目立体视觉测量方法具有效率高、精度合适、系统结构简单、成本低等优点,非常适合于制造现场的在线、非接触产品检测和质量控制。对运动物体(包括动物和人体形体)测量中,由于图像获取是在瞬间完成的,因此立体视觉方法是一种更有效的测量方法。双目立体视觉系统是计算机视觉的关键技术之一,获取空间三维场景的距离信息也是计算机视觉研究中最基础的内容。

2.双目立体视觉系统

立体视觉系统由左右两部摄像机组成。如图一所示,图中分别以下标L和r标注左、右摄像机的相应参数。世界空间中一点A(X,Y,Z)在左右摄像机的成像面C L和C R上的像点分别为al(ul,vl)和ar(ur,vr)。这两个像点是世界空间中同一个对象点A的像,称为“共轭点”。知道了这两个共轭像点,分别作它们与各自相机的光心Ol和Or的连线,即投影线alOl和arOr,它们的交点即为世界空间中的对象点A(X,Y,Z)。这就是立体视觉的基本原理。

图1:立体视觉系统

3.双目立体视觉相关基本理论说明

3.1 双目立体视觉原理

双目立体视觉三维测量是基于视差原理,图2所示为简单的平视双目立体成像原理图,两摄像机的投影中心的连线的距离,即基线距为b。摄像机坐标系的原点在摄像机镜头的光心处,坐标系如图2所示。事实上摄像机的成像平面在镜头的光心后,图2中将左右成像平面绘制在镜头的光心前f处,这个虚拟的图像平面坐标系O1uv的u轴

双目视觉原理

双目视觉原理

双目视觉原理

双目视觉原理是指人类通过双眼观察物体时,利用双眼间的视差来感知物体的深度和距离,从而形成立体视觉。这一原理在生活中有着广泛的应用,不仅在人类视觉系统中起着重要作用,也被广泛运用在各种技术领域中。本文将从生物学角度和技术应用角度对双目视觉原理进行介绍和分析。

首先,从生物学角度来看,人类的双眼视觉系统是如何实现立体视觉的呢?人类的双眼分别位于头部的两侧,由于双眼间距约为6.5-7.5厘米,因此左右眼所看到的物体会有微小的差异。当物体距离眼睛较近时,左右眼所看到的差异会更加显著,而当物体距离较远时,差异会减小。大脑会通过比较左右眼的视差,来计算物体的距离和深度,从而形成立体视觉。这种双目视觉原理是人类视觉系统能够感知三维空间的重要基础。

其次,从技术应用角度来看,双目视觉原理在计算机视觉和机器人领域有着重要的应用。利用双目视觉原理,计算机可以通过摄像头获取的左右眼图像,计算出物体的距离和深度信息,从而实现对物体的立体感知和识别。这种技术被广泛运用在自动驾驶、机器人导航、三维重建等领域。通过双目视觉原理,计算机可以更加准

确地感知和理解周围环境,实现更加智能化的应用。

另外,双目视觉原理还被应用在虚拟现实和增强现实技术中。通过模拟人类双眼视觉系统,虚拟现实设备可以实现对虚拟场景的立体感知,使用户可以身临其境地体验虚拟世界。而增强现实技术则可以通过双目摄像头获取周围环境的立体信息,实现对现实世界的增强和交互。这些技术的实现都离不开双目视觉原理的支持。

总的来说,双目视觉原理是人类视觉系统的重要原理,也是许多技术领域的关键技术之一。通过对双目视觉原理的深入理解和应用,可以实现更加智能化和生动的视觉体验,推动技术的不断发展和创新。希望本文对双目视觉原理有所启发,也希望读者能够进一步探索和应用这一原理,为技术的发展和人类生活带来更多的可能性。

双目视觉检测概述

双目视觉检测概述

双目视觉检测概述

双目视觉检测的原理是通过两个摄像头同时从不同的角度观察同一物体,然后计算物体在两个摄像头图像中的位置差异,从而得到物体的距离。通过计算两个摄像头的基线、焦距和物体在图像中的像素位移,可以得到

物体的实际距离。双目视觉检测可以用于室内外环境中的机器人导航、物

体识别、人脸识别、手势识别等多个领域。

双目视觉检测在物体识别领域也有广泛的应用。通过获取物体的三维

形状信息,可以更加准确地进行物体识别和分类。与传统的单目视觉检测

相比,双目视觉检测可以克服物体遮挡、投影变形等问题,提高物体识别

的准确性和鲁棒性。

手势识别是双目视觉检测的另一个重要应用。通过获取手部的三维形

状信息,可以实现手势的实时识别和跟踪。与传统的单目手势识别相比,

双目视觉检测可以更加准确地获取手部的形状和位置信息,提高手势识别

的准确性和实时性,进一步扩展了手势识别的应用领域。

双目视觉检测的发展还面临着一些挑战和问题。首先,双目视觉系统

的精度和鲁棒性需要进一步提高,以应对复杂环境中的干扰和噪声。其次,对于快速移动的物体,双目视觉检测的实时性和准确性也需要改进。此外,双目视觉检测的成本较高,对硬件设备和计算资源的要求较高,需要进一

步降低成本和提高效率。

总之,双目视觉检测是一种应用广泛且具有前景的技术。通过模仿人

类的双眼视觉系统,双目视觉检测可以实现对物体的三维形状、距离、运

动信息等的测量和分析。在机器人导航、物体识别、人脸识别、手势识别

等领域都有重要的应用价值。随着硬件和算法的不断进步,双目视觉检测将会得到更广泛的应用和推广。

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双目视觉成像原理

1.引言

双目立体视觉(Binocular Stereo Vision)是机器视觉的一种重要形式,它是基于视差原理并利用成像设备从不同的位置获取被测物体的两幅图像,通过计算图像对应点间的位置偏差,来获取物体三维几何信息的方法。融合两只眼睛获得的图像并观察它们之间的差别,使我们可以获得明显的深度感,建立特征间的对应关系,将同一空间物理点在不同图像中的映像点对应起来,这个差别,我们称作视差(Disparity)图。

双目立体视觉测量方法具有效率高、精度合适、系统结构简单、成本低等优点,非常适合于制造现场的在线、非接触产品检测和质量控制。对运动物体(包括动物和人体形体)测量中,由于图像获取是在瞬间完成的,因此立体视觉方法是一种更有效的测量方法。双目立体视觉系统是计算机视觉的关键技术之一,获取空间三维场景的距离信息也是计算机视觉研究中最基础的内容。

2.双目立体视觉系统

立体视觉系统由左右两部摄像机组成。如图一所示,图中分别以下标L和r标注左、右摄像机的相应参数。世界空间中一点A(X,Y,Z)在左右摄像机的成像面C L和C R上的像点分别为al(ul,vl)和ar(ur,vr)。这两个像点是世界空间中同一个对象点A的像,称为“共轭点”。知道了这两个共轭像点,分别作它们与各自相机的光心Ol和Or的连线,即投影线alOl 和arOr,它们的交点即为世界空间中的对象点A(X,Y,Z)。这就是立体视觉的基本原理。

图1:立体视觉系统

3.双目立体视觉相关基本理论说明

3.1 双目立体视觉原理

双目立体视觉三维测量是基于视差原理,图2所示为简单的平视双目立体成像原理图,两摄像机的投影中心的连线的距离,即基线距为b。摄像机坐标系的原点在摄像机镜头的光心处,坐标系如图2所示。事实上摄像机的成像平面在镜头的光心后,图2中将左右成像平面绘制在镜头的光心前f处,这个虚拟的图像平面坐标系O1uv的u轴和v轴与和摄像机坐标系的x轴和y轴方向一致,这样可以简化计算过程。左右图像坐

标系的原点在摄像机光轴与平面的交点O1和O2。空间中某点P在左图像和右图像中相应的坐标分别为P1(u1,v1)和P2(u2,v2)。假定两摄像机的图像在同一个平面上,则点P 图像坐标的Y坐标相同,即v1=v2。由三角几何关系得到:

c c 1z x f u = c c 2z )b -x (f u = v 1 c c

21z y f v v == 上式中(x c ,y c ,z c )为点P 在左摄像机坐标系中的坐标,b 为基线距,f 为两个摄

像机的焦距,(u1,v1)和(u2,v2)分别为点P 在左图像和右图像中的坐标。

视差定义为某一点在两幅图像中相应点的位置差:

c 21z

b f )u -u (d *==

图2:双目立体成像原理图

由此可计算出空间中某点P 在左摄像机坐标系中的坐标为:

d u b x 1c *= d v b y c *= d

f b z c *= 因此,只要能够找到空间中某点在左右两个摄像机像面上的相应点,并且通过摄像机标定获得摄像机的内外参数,就可以确定这个点的三维坐标。

3.2双目立体视觉的系统结构以及精度分析

由上述双目视觉系统的基本原理可知,为了获得三维空间中某点的三维坐标,需要在左右两个摄像机像面上都存在该点的相应点。立体视觉系统的一般结构为交叉摆放的两个摄像机从不同角度观测同一被测物体。这样通过求得两个图像中相应点的图像坐标,便可以由双目立体视觉测量原理求取三维空间坐标。事实上,获取两幅图像也可以由一个摄像机实现,如一个摄像机通过给定方式的运动,在不同位置观测同一个静止的物体,或者通过光学成像方式将两幅图像投影到一个摄像机,都可以满足要求。

各种双目视觉系统结构各有优缺点,这些结构适用于不同的应用场合。对要求大测量范围和较高测量精度的场合,采用基于双摄像机的双目立体视觉系统比较合适;对测量范围要求比较小,对视觉系统体积和质量要求严格,需要高速度实时测量对象,基于光学成像的单摄像机双目立体视觉系统便成为最佳选择。

基于双摄像机的双目立体视觉系统必须安装在一个稳定的平台上,在进行双目视觉系统标定以及应用该系统进行测量时,要确保摄像机的内参(比如焦距)和两个摄像机相对位置关系不能够发生变化,如果任何一项发生变化,则需要重新对双目立体视觉系统进行标定。

视觉系统的安装方法影响测量结果的精度。测量的精度可由下式得出:

d b f Z Z ∆**=∆2

上式中ΔZ 表示测量得出的被测点与立体视觉系统之间距离的精度,Z 指被测点与立体视觉系统的绝对距离,f 指摄像机的焦距,b 表示双目立体视觉系统的基线距,Δd 表示被测点视差精度。

如果b 和Z 之间的比值过大,立体图像对之间的交迭区域将非常小,这样就不能够得到足够的物体表面信息。b/z 可以取的最大值取决于物体的表面特征。一般情况下,如果物体高度变化不明显,b/z 可以取的大一些;如果物体表面高度变化明显,则b/z 的值要小一些。无论在任何情况下,要确保立体图像对之间的交迭区域足够大并且两个摄像机应该大约对齐,也就是说每个摄像机绕光轴旋转的角度不能太大。

3.3 双目立体视觉标定

摄像机内参数的标定和单目视觉系统标定一致,双目立体视觉系统的标定主要是指摄像机的内部参数标定后确定视觉系统的结构参数R 和T (即两个摄像机之间的位置关系,R 和T 分别为旋转矩阵和平移向量)。一般方法是采用标准的2D 或3D 精密靶标,通过摄像机图像坐标与三维世界坐标的对应关系求得这些参数。具体的标定过程如下:

(1)将标定板放置在一个适当的位置,使它能够在两个摄像机中均可以完全成像。通过标定确定两个摄像机的内部参数以及他们的外部参数(R1、T1与R2、T2),则R1、T1表示左摄像机与世界坐标系的相对位置,R2、T2表示右摄像机与世界坐标系的相对位置。

(2)假定空间中任意一点在世界坐标系、左摄像机坐标系和右摄像机坐标系下的非齐次坐标分别为X w 、X 1、X 2,则:

111T X R X W += 222T X R X W +=

消去X W 得到:1112211122T R R T X R R X ---+=

两个摄像机之间的位置关系R 、T 可以用以下关系式表示:

112-=R R R 11122T R R T T --=

3.4 双目立体视觉中的对应点匹配

由双目立体视觉系统原理可以看出双目立体视觉是建立在对应点的视差基础之上,因此左右图像中各点的匹配关系成为双目立体视觉技术的一个极其重要的问题。然而,对于实际的立体图像对,求解对应问题极富挑战性,可以说是双目立体视觉中最困难的一步。为了能够增加匹配结果的准确性以及提高匹配算法的速度,在匹配过程中通常会加入下列几种约束:

(1) 极线约束。在此约束下,匹配点已经位于两副图像中相应的极线上。

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