双目视觉立体匹配算法的研究与实现

"双目视觉立体匹配算法研究" 在计算机视觉领域，双目视觉是一种通过模拟人类双眼观察物体的方式来获取场景的三维信息。这种技术利用两个摄像头（模拟双眼）从不同角度捕获图像，然后通过一系列复杂的算法计算出场景中各个点的深度信息，从而构建出立体图像。双目视觉立体匹配算法是实现这一过程的关键步骤。 本篇硕士学位论文由东北大学的唐麟撰写，导师为徐心和教授，专业方向为模式识别与智能系统。论文主要分为两个部分，深入探讨了双目视觉的算法以及未标定图像的立体匹配问题。 在第一部分，论文首先介绍了摄像机标定的基本概念，这是双目视觉的前提。摄像机标定是确定摄像机内参和外参的过程，包括焦距、主点坐标以及摄像机相对于世界坐标系的位置和姿态。论文作者还实际构建了一个移动小车上的双目视觉系统，该系统能实时定位小球，涉及到摄像机标定、视频流处理、图像预处理和坐标转换等多个技术环节。 第二部分则聚焦于未标定图像的立体匹配。在进行立体匹配时，通常需要对极几何和基础矩阵有深刻理解。对极几何是描述两个不同视角下同一物体像素对应关系的数学框架，而基础矩阵是由两摄像机相对位置和姿态推导出的矩阵，用于建立像素间的对应关系。论文中，作者首先采用传统的匹配方法得到初步匹配点，然后通过这些匹配点估计基础矩阵，进一步恢复对极线约束，最后结合对极线约束优化匹配结果，实现精确的立体匹配。 这篇论文详细阐述了双目视觉系统的设计与实现，以及未标定图像立体匹配的算法流程，为基于图像的三维重建提供了理论基础和技术支持。关键词包括双目视觉、立体匹配、摄像机标定、基础矩阵、对极几何和视频流捕捉，这些都是双目视觉研究的核心概念。通过这篇论文，读者可以深入理解双目视觉技术及其在实际应用中的挑战与解决方案。