腦與認知科學(xué)雙目測深實驗實驗報告

1、腦與認知科學(xué)雙目立體測深實驗報告2013- 2014學(xué)年 第 1 學(xué)期專業(yè)：智能科學(xué)與技術(shù)班級：智能1101學(xué)號：06113029姓名：田偉明時間：2013年12月10/12日 14：3016：15 雙目立體測深一、實驗?zāi)康模?目標物距離測算在各個領(lǐng)域應(yīng)用都很廣泛,其應(yīng)用包括移動機器人的自主導(dǎo)航系統(tǒng),航空及遙感測量,工業(yè)自動化系統(tǒng)等。使用兩臺性能相同、相對位置固定的ccd 攝像頭,獲取同一目標物的兩幅圖像,計算空間點在兩幅圖像中的“視差(disparity) ”,并依據(jù)平行雙目視覺原理可以簡單快速的確定目標物的距離信息。2、 實驗原理：1. 雙目立體視覺：用雙目立體視覺方法進行三維重建，在計算

2、機視覺中是指由兩幅二維圖像恢復(fù)物體三維可見表面幾何形狀的方法。對生物視覺系統(tǒng)，人們早就注意到，幾乎所有具有視覺的生物都有兩個眼睛。用兩個眼睛同時觀察物體時，會有深度或遠近的感覺。立體電影之所以有逼真的深度感，也是仿照了立體視覺原理。在立體電影拍攝中，用兩個攝像機同時拍攝，而在放映時，將兩個攝像機拍攝的圖像同時投影到屏幕上，并利用偏振光的原理，使人的雙眼分別看到左右攝像機拍攝的圖像，從而使人感到真實三維場景的立體感。 雙目立體視覺就是仿照這個原理，由不同位置的兩臺或一臺攝像機經(jīng)過移動或旋轉(zhuǎn)拍攝同一幅場景，然后利用三維重建原理，由計算機重建景物的三維形狀，恢復(fù)出物體的空間位置信息。我們主要討論平行

3、雙目視覺。（1）平行雙目視覺模型 雙目成像可獲得同一場景的兩幅不同圖像,當兩個攝像頭參數(shù)(攝像頭的焦距f ) 相同且光心平行放于一條直線上時,構(gòu)成平行雙目立體視覺系統(tǒng),通過對各個部分的幾何關(guān)系的分析,可以獲取目標物的距離信息。圖1 是一個典型的雙目視覺測量系統(tǒng)。兩臺攝像頭沿基線相距b ,其光軸平行于z 軸,圖像平面與x y平面平行。假設(shè)三維空間一點v ( x , y , z) 在左、右兩個像平面上的投影分別是pl ( x1 , y1 ) 和pr ( x2 , y2 ) ,則視差定義為d = | pl - p r| = | x2 - x1 | 。由相似三角形關(guān)系可得到： 其中d x 表示每一像素

4、在x 軸方向上的物理單位。z 即是點v 到攝像頭的距離2 (即物體到兩個攝像頭中心連線的距離) 。 圖1 平行雙目測量圖示3、 實驗步驟：（1）、如下給出兩張左右眼的視圖： （2）、在matlab中把圖像二值化，變成黑白圖，代碼碼如下： i=imread( imagel6.bmp); j=imread( imager6.bmp); g=im2bw(i,0.6); f=im2bw(j,0.6); imshow(g) imshow(f) 二值化后圖形如下： （3）、用matlab處理圖像確定圖片邊框，程序代碼如下：i = imread(2l.bmp);i1 = im2bw(i, graythres

5、h(i);i1 = i1;figure; imshow(i, border, tight);l = bwlabel(i1);stats = regionprops(l, boundingbox);hold on;for i = 1 : length(stats) rectangle(position, stats(i).boundingbox, edgecolor, r);end aa = 208.8931 138.7905 i = imread(2r.bmp);i1 = im2bw(i, graythresh(i);i1 = i1;figure; imshow(i, border, tigh

6、t);l = bwlabel(i1);stats = regionprops(l, boundingbox);hold on;for i = 1 : length(stats) rectangle(position, stats(i).boundingbox, edgecolor, r);end a=ginput(1); aa = 288.1994 152.6691（4）、并用用ginput函數(shù)確定兩張圖片上同一點坐標。（下圖中取左上角第一個的左下角）（5） 、由程序結(jié)果易知，兩個坐標分別為：a 1= 208.8931 138.7905，a2=288.1994 152.6691 我們可以算出圖片上兩點距離（即視差）x=80.5255。因為，比例尺為1：20，所以在現(xiàn)實中的距離為x=4.0263cm。 已知焦距f=0.8mm，雙目間距離（攝像機）b=30cm。所以，由上述公式： 可知，深度z=5.9608cm。四、實驗心得：通過本次實驗我了解了雙目測深的基本原理，在實驗中要用到matlab的一些知識，所以平時我們應(yīng)該有一些基本的數(shù)字圖像知識。實驗中最難的就是視差的確定了，其實視差就是利用攝像頭標定得到的內(nèi)外參數(shù)進行圖像矯正和校正，校正后的兩幅圖像對應(yīng)特征點的縱坐標一致，橫坐標有異，橫坐標的差值就是視差，兩幅圖像對應(yīng)點的視差形成視差圖