自由曲面多目视觉检测技术

针对双目视觉检测系统在测量中存在的问题，提出了基于三目视觉的检测方法，研制开发了一种与坐标测量机相结合，能够进行强反射自由曲面测量的基于主动视觉的线结构光三目视觉测头。文中阐述了测头的工作原理和几何结构，介绍了三目视觉的立体匹配算法。该方法从理论上解决了双目视觉中存在的误匹配现象，提高了自由曲面的测量精度。     

基于道路环境的车载双目系统立体匹配算法

为提高车载双目系统户外工作性能,提出了一种车载双目系统立体匹配算法。在代价计算阶段,提出了一种3bitCensus变换,该变换提高了对局部特征的描述能力并具有较强的鲁棒性;在代价聚合阶段,提出了基于边缘截断的自适应窗口聚合算法,该算法能够根据局部特征和边缘信息自适应的调节聚合窗口,提高了算法匹配精度;在视差计算阶段,利用跳跃式视差计算方法,进一步提高了计算效率。实验证明:基于3bit-Census变换+基于边缘截断的自适应聚合+跳跃式视差计算的立体匹配结构能够有效提高双目系统的鲁棒性、匹配精度及计算效率,适用于车载双目系统。     

融合绝对误差和与Census变换的双目立体图像匹配算法

针对传统立体匹配算法受光照和纹理结构等变化的影响,匹配成功率低或容易出现匹配失败的问题,提出一种融合SAD和Census变换的双目立体图像匹配算法。该算法基于图像预处理,首先集成SAD和Census算法的优势,以取代单一匹配代价计算方法;然后,使用一种十字交叉代价聚合策略来提升匹配效果;最后,为验证本文算法的有效性,选择不同的实验场景,对不同分辨率的图像进行立体匹配的综合对比实验,实验结果表明本文算法在匹配效率和匹配精度等方面具有显著优势,适用于复杂场景中高质量视差图的生成。     

双目立体视觉系统设计

双目立体视觉是一种对目标点进行准确快速定位行之有效的方法,通过对双目立体视觉系统标定、立体匹配等关键技术的研究,设计开发了一种可以广泛应用的双目立体视觉系统。该系统采用了两种匹配算法,分别采用传统上基于极线约束的特征点灰度相关匹配算法和基于SIFT(Scale Invariant FeatureTransform)特征描述子的改进匹配算法实现。在实现双目立体视觉系统的目标点定位基础上,进行了两种匹配算法的性能比较和分析。实验表明该双目视觉系统设计具有良好的实用价值。     

一种基于多邻域非线性扩散的动态规划全局立体匹配算法

双目立体视觉匹配通过两幅具有一定视差的图像获得精确、稠密的视差图。为了解决动态规划立体匹配算法橫条纹瑕疵以及精度低的问题,提出了一种基于多邻域非线性扩散的立体匹配算法。该算法采用AD测度函数构建视差空间,根据行列像素之间的约束关系,基于非线性扩散的代价聚合方法,通过图像边缘的动态优化寻求全局能量函数最优值得到稠密视差图。在Middlebury测试集上的实验结果表明,该算法的平均误匹配率为5.60%,相比IIDP动态规划全局匹配算法,精度提高了39.9%,有效地解决了横向条纹问题,改善了边缘模糊情况,且提升了算法的稳定性。与其他全局匹配算法相比,本文算法误匹配率降低了38.2%,在图像参数的11个指标中有9项指标排名第1。     

使用图像分割的遮挡恢复立体匹配算法

针对立体匹配在稀疏纹理、重复纹理、深度不连续和遮挡区域存在的问题,提出了一种高效的立体匹配算法.该算法主要由像素匹配代价计算和视差图全局优化2个步骤组成.为了大幅减少当前算法在场景深度不连续处所产生的过渡平滑现象和在稀疏纹理处产生的错误匹配,采用基于图像采样噪声无关的自适应权重加窗匹配算法.为了求解遮挡区域和不连续性区域的像素视差,使用遮挡和平滑惩罚代价来约束整幅视差图,并采用基于图像分割的能量最小化方法求取最优解.实验结果表明,相比于局部和全局算法,该算法可以更快且准确地计算稀疏纹理、不连续性和遮挡区域的像素视差.     

融合AD与Census变换的动态规划立体匹配与遮挡处理

针对传统动态规划立体匹配算法具有速度快的优点,但常伴随条纹现象的问题,设计了一种AD(absolute difference)与Census变换相融合的相似性测度算法,结合新的线性平滑项和动态变搜索半径的方法有效避免了上述问题,提高了匹配的速度和准确性.遮挡现象在双目视觉中难以避免,针对这一难题,采用左右一致性的遮挡检测算法对遮挡区域进行遮挡检测,设计了一种基于颜色和距离相似性的视差优化插值算法,改善了遮挡区域的视差估计.实验结果表明,该立体匹配算法能够快速、准确地估计出视差值,满足立体重构的需要.      

基于立体校正的快速相位立体匹配

立体匹配技术一直是立体视觉领域研究的重点与难点。针对立体匹配的效率与精度问题,提出了一种基于立体校正与四步相位移相结合的方法来提高立体匹配的速度与精度。首先,通过Bouguet立体校正算法将左右相机拍摄的图像进行立体校正,使匹配点在左右相机上成的像位于同一水平线上。然后,采用四步相移法获取精确的各像素绝对相位值,并通过双向线性插值法获得了稠密匹配点,并提高了立体匹配的精度。最后,通过对标准台阶零件进行测量与精度分析,实验结果表明该方法能够快速、准确的实现稠密的立体匹配,满足工业应用的需求。     

一种基于Census变换的可变权值立体匹配算法

针对传统基于Census变换立体匹配算法精度不高的问题,提出了一种基于改进Census变换的可变权值立体匹配算法. 在分析传统Census变换缺陷的基础上,提出利用最小均匀度子邻域均值代替中心像素灰度值进行Census变换,可有效增强算法的抗干扰能力. 通过加权区域海明距离均值和标准差作为相似性测度进行立体匹配,减少误匹配,提高匹配精度并通过左右一致性检测和遮挡填充,生成最终视差图. 实验结果表明,该算法鲁棒性得到增强,在深度不连续区域也可以得到准确的视差.      

一种异形自适应窗口局部立体匹配算法

如何通过立体匹配提高图像景深精度一直是机器视觉研究领域的一个难点, 针对自适应窗口算法易受光照不均和窗口形状难以有效描述待匹配图像边界等问题, 提出一种异形自适应窗口局部立体匹配算法. 由于传统 Census 变换易受中心像素波动影响, 因此提出一种像素信息三维化处理技术, 并通过窗口内非中心像素间差异和窗口间中心像素的差异信息计算匹配代价; 为更好地贴合图像轮廓, 提出了由双螺旋路径法确定的异形窗口进行代价聚合, 对像素区域同时沿两条搜索路径自适应确定形状大小, 形成比传统技术更加高效多变的匹配窗口. 实验结果表明, 相比 Middlebury 平台上其他算法, 所提算法具有更为准确的图像边界描述能力, 可有效提高立体匹配精度, 同时对于光照不均的情况具有更强的鲁棒性.     

自适应构造与聚合多尺度代价体的双目立体匹配

基于卷积神经网络的双目立体匹配算法取得了重要进展，但现有方法在弱纹理区域、细节和边缘等位置仍然存在匹配不准确的问题.立足于双目立体匹配任务中常用的匹配代价体(cost volume),提出自适应构造与聚合多尺度代价体的双目立体匹配网络.首先将多个尺度的输入特征融合成为重组特征；然后设计可学习的特征增强模块，为各个尺度的匹配代价体恢复所需的细节信息；最后基于全局注意力对各尺度匹配代价体进行尺度内聚合，并提出自适应多尺度加权方法进行尺度间聚合，筛选出适用于回归各尺度视差的匹配特征.在SceneFlow和KITTI2015数据集上的实验表明：所提方法在较小网络规模的情况下取得了有竞争力的性能表现，验证了所提方法的有效性.     

计算机双目视觉中的动态规划立体匹配算法研究

计算机双目视觉技术是自然光条件下可使用的非接触测量方法,对于逆向工程、工业检测、三维重建、移动机器人导航等领域都有重要的实际应用价值.针对动态规划立体匹配中存在的条纹瑕疵问题,本文提出一种新的动态规划立体匹配方法,设计了新型矩形窗口计算匹配代价,构建基于遮挡约束的优化函数,在降维低分辨率图像上求取控制点抑制条纹瑕疵.选择Middlebury平台上的4个组的图像作为实验图像,将基于置信传递的立体匹配方法和基于图形切割的立体匹配方法作为比较方法,对本文方法的性能进行验证. 4个组的实验图像的立体匹配实验结果表明:基于控制点修正的动态规划立体匹配方法,获得的视差图像连续稠密、坏像素比例低,明显优于两种比较方法.应用本文方法,对比基于图形切割的立体匹配方法(GC)和基于置信传递的立体匹配方法(BP)获得的视差图像,坏像素比例分别下降了1～2个百分点.     

转向架轮对参数的双目视觉测量方法与实现

为实现转向架轮径参数的精确检测,提出一种基于双目立体视觉的非接触式检测方法.采用Bouguet算法对轮对双目图像平面进行重投影,实现立体校正,并应用简化的NCC算法实现特征点的立体匹配;通过三维重建和坐标变换将提取到的轮对边缘特征点映射到二维平面内,并最终拟合出轮径参数;轮对轮缘半径检测试验,结果显示该方法的误差小于0.1mm,验证了该方法具有较好的检测精度,解决了当前测量方法特征点立体匹配误差较大和难以三维拟合的问题,满足实际现场快速测量要求.     

基于SIFT描述子的自适应聚合权重立体匹配算法

针对传统局部立体匹配算法在深度不连续区域和低纹理区域匹配精度不高的问题,提出了一种基于SIFT描述子的自适应聚合权重立体匹配算法.算法首先采用梯度域的幅值和相位获取初始匹配代价;然后利用相似性区域判决准则获得各个中心点的自适应矩形聚合窗口,并利用各点SIFT描述子的L1范数进行自适应聚合权重计算.仿真实验结果表明,该算法能够有效地提高低纹理区域和深度不连续区域的立体匹配精度,获得较高精度的视差图.     

基于跨尺度随机游走的立体匹配算法

传统的立体匹配算法大都基于两幅图像像素点或者局部块的对应性,在单一尺度下求取视差图,但这不能很好地建模低纹理及重复纹理区域的对应关系,致使获得的视差图精度有限。为了改善上述问题,考虑到人眼视觉系统在不同尺度上处理所接收到的视觉信号,提出了跨尺度的重启动与随机游走算法。首先计算场景图像的匹配代价,其次利用超像素分割进行快速初始聚合,然后使用重启动与随机游走算法对其进行全局上的优化,最后采用跨尺度模型实现匹配代价的有效融合更新,继而获取场景图像的视差图。在Middlebury数据集上的实验仿真结果表明,相较于传统的跨尺度立体匹配算法,该算法能够有效地将场景图像在所有区域及非遮挡区域的加权平均误匹配率分别降低1个百分点和3个百分点,获得高精度的视差图。     

基于AD-CESUS联和测度的立体匹配算法

双目图像深度估计是许多现代立体视觉技术的重要基础.由于受到光线、纹理结构变化,前后遮挡,图像噪声等因素的影响,基于单特征的匹配算法缺乏鲁棒性.本文将基于像素点的AD测度函数与基于区域的Census测度函数,依据匹配置信程度实现自适应加权融合,形成联和测度函数.该联和测度函数可以将AD的单调性与Census的区域性有效结合,提升立体匹配算法的鲁棒性.通过实验测试,证明采用该联测度函数可以有效提高局部和全局匹配算法的匹配准确度,尤其是局部匹配算法.     

基于动态规划的实时立体匹配算法

立体匹配通过计算和标识匹配图像的视差图来获得图像的深度信息,一般计算量大,无法满足实时性要求。本文聚焦立体匹配的匹配代价聚集和视差计算环节,在动态规划方法的基础上,提出了一种实时的立体匹配算法。根据连续性约束,提出了基于自适应形状窗口的快速匹配代价聚集算法,加速了臂长和匹配代价聚集的计算效率;利用边缘检测技术获得图像边界信息,修改动态规划的转移方程,使得边界像素可以在整个视差空间中选择视差值,降低边界处匹配视差的误匹配率。实验结果表明:通过结合上述两个步骤的改进算法,可以获得满足实时性要求、高质量的匹配视差图,整体的匹配准确率较高。     

基于双目立体视觉的列车目标识别和测距技术

随着近几年铁路运输量的大幅度提升,铁路运输自动化被提上了日程,现如今火车的调车与编组的效率都有了大幅度提高,但是,火车的摘钩分解操作依旧是需要人工完成.针对摘钩作业时间短,需要在机器人和车厢同步时准确识别目标把手和测距的问题,提出使用双目立体视觉技术配合机械臂自动摘取车钩的方法并对视觉部分进行深入研究:通过图像预处理和模板匹配技术识别目标把手,在利用特征检测和匹配算法恢复双目摄像机间的位姿信息,并对双目摄像机的位姿信息进行校正.为了克服立体匹配时光照不均的影响,提出了基于局部融合的立体匹配算法获取视差图,最后使用三角测量计算列车分解区域中目标把手的深度信息,实现三维重建.此方法可以在识别把手位置后,测量把手距双目视觉系统的物理距离,为机器人自动摘钩提供数据基础.     

一种改进的基于图像分割的立体匹配算法硏究

针对立体匹配中在低纹理及遮挡区域容易导致误匹配的问题,提出一种改进的基于图像分割的立体匹配算法.首先,采用自适应多边形窗口来对左右图像进行初始匹配,同时通过左右一致性检测得到可靠匹配点;然后根据颜色信息将图像分割为不同区域,运用得到的可靠点计算不同区域的视差模板;将得到的模板结果作为视差估计和能量函数的参考项构造能量函数,使用树形动态规划最小化能量函数计算最优视差.将该算法应用于标准库进行实验,结果表明该算法能够有效地匹配图像,具有较高的匹配精度.     

基于改进Census变换的双目立体匹配算法

针对传统Census变换窗口中心点灰度值易受噪声影响而导致全局匹配精度低等问题，设计了一种基于改进Census变换的双目立体匹配算法.首先采用双边滤波的模板值替代传统Census变换窗口中心点的灰度值，为了增强初始代价计算的可靠性，加入Sobel算子，将其与灰度绝对误差和算法的匹配代价进行代价融合；然后选择动态十字交叉域建立相邻视差的联系；最后运用赢家通吃策略选择最佳的视差，并采用左右一致性检测和引导滤波优化视差图.实验结果表明，在无噪声情况下，改进算法的平均误匹配率比传统Census变换的降低了约46%,含噪声情况下降低了约53%,说明改进算法有较好的匹配精度和抗噪能力.