雙目立體視覺的研究一直是機器視覺中的熱點和難點。使用雙目立體視覺系統可以確定任意物體的三維輪廓，并且可以得到輪廓上任意點的三維坐標。因此雙目立體視覺系統可以應用在多個領域。本文將主要介紹如何基于CCAS實現雙目立體視覺系統，以及立體視覺的基本理論、方法和相關技術，為搭建雙目立體視覺系統和提高算法效率提供了參考。

 

雙目立體視覺是機器視覺的一種重要形式，它是基于視差原理并由多幅圖像獲取物體三維幾何信息的方法。雙目立體視覺系統一般由雙攝像機從不同角度同時獲得被測物的兩幅數字圖像，或由單攝像機在不同時刻從不同角度獲得被測物的兩幅數字圖像，并基于視差原理恢復出物體的三維幾何信息，重建物體三維輪廓及位置。雙目立體視覺系統在機器視覺領域有著廣泛的應用前景。

 

CCAS雙目視覺定位原理

 

由以上雙目視覺系統的基本原理可知，為了獲得三維空間中某點的三維坐標，需要在左右兩個攝像機像面上都存在該點的相應點。立體視覺系統的一般結構為交叉擺放的兩個攝像機從不同角度觀測同一被測物體。這樣通過求得兩個圖像中相應點的圖像坐標，便可以由雙目立體視覺測量原理求取三維空間坐標。事實上，獲取兩幅圖像也可以由一個攝像機實現，如一個攝像機通過給定方式的運動，在不同位置觀測同一個靜止的物體，或者通過光學成像方式將兩幅圖像投影到一個攝像機，都可以滿足要求。但是據維視圖像資深視覺工程師介紹，一般來說，還是建議用雙相機系統，單相機在不同位置拍照時很難精確確認相機位置。

 

各種雙目視覺系統結構各有優缺點，這些結構適用于不同的應用場合。對要求大測量范圍和較高測量精度的場合，采用基于雙攝像機的雙目立體視覺系統比較合適；對測量范圍要求比較小，對視覺系統體積和質量要求嚴格，需要高速度實時測量對象，基于光學成像的單攝像機雙目立體視覺系統便成為最佳選擇。

 

基于雙攝像機的雙目立體視覺系統必須安裝在一個穩定的平臺上，在進行雙目視覺系統標定以及應用該系統進行測量時，要確保攝像機的內參(比如焦距)和兩個攝像機相對位置關系不能夠發生變化，如果任何一項發生變化，則需要重新對雙目立體視覺系統進行標定。

CCAS雙相機模型

 

為了得到圖像中某點的三維信息，需要在另一幅圖像中找到該點的對應點坐標。因此想獲得物體的深度信息，首先需要對校正后的立體圖像對進行匹配。由于經過校正后，兩幅圖像中的對應點在圖像的同一行中，因此在匹配時只需要在相應的行中尋找匹配點。為了得到更佳的匹配結果，如果被測物體表面沒有明顯的特征信息，則需要測量時在物體表面增加特征點。另外要避免被測物體上重復圖案在同一行中。

 

以視覺系統為基礎的三維外形輪廓的非接觸式、高速測量是一個重要的研究方向，雙目立體視覺方法是其中一種最常用的方法。本文介紹了雙目立體視覺的基本原理，實現方法以及標定和匹配等相關技術。雙目立體視覺系統的應用領域非常廣泛,為了能夠將這些技術應用在實際的工程中，需要盡可能提高算法的效率與精度。