《電子技術(shù)應(yīng)用》
您所在的位置：首頁 > 其他 > 設(shè)計(jì)應(yīng)用 > 面向水下目標(biāo)的雙目視覺測距方法
面向水下目標(biāo)的雙目視覺測距方法
2022年電子技術(shù)應(yīng)用第4期
楊 戈1，2，王震堯1
1.北京師范大學(xué)珠海分校 智能多媒體技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣東 珠海519087； 2.北京師范大學(xué) 智能工程與教育應(yīng)用研究中心，廣東 珠海519087
摘要： 針對(duì)水下機(jī)器人對(duì)于探測海洋具有的高靈敏度、低成本、易攜帶特點(diǎn)的要求，設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)面向水下目標(biāo)的雙目視覺測距檢測方法。采用張正友標(biāo)定算法，通過使用9×9棋盤獲取水下雙目相機(jī)的內(nèi)外矩陣模型的參數(shù)，采用SGBM(Semi-Global Block Matching)立體匹配算法，增強(qiáng)了圖像的對(duì)比度，削弱了圖像色斑的影響，保證了算法的魯棒性，提升了匹配搜索速度。將視差圖通過矩陣運(yùn)算轉(zhuǎn)化成深度圖，并將其映射成可視化點(diǎn)云，構(gòu)建目標(biāo)物體的三維立體信息。
中圖分類號(hào)： TP391.41
文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A
DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.211747
中文引用格式： 楊戈，王震堯. 面向水下目標(biāo)的雙目視覺測距方法[J].電子技術(shù)應(yīng)用，2022，48(4)：34-38，43.
英文引用格式： Yang Ge，Wang Zhenyao. A distance measurement method based on binocular vision for underwater target[J]. Application of Electronic Technique，2022，48(4)：34-38，43.
A distance measurement method based on binocular vision for underwater target
Yang Ge1，2，Wang Zhenyao1
1.Key Laboratory of Intelligent Multimedia Technology，Beijing Normal University，Zhuhai 519087，China； 2.Research Center for Intelligent Engineering and Educational Application，Beijing Normal University，Zhuhai 519087，China
Abstract： Based on the high sensitivity, low cost and easy portability of underwater robot for ocean detection, this paper studies the key binocular vision detection technology applied to the ranging of underwater target objects. Zhang Zhengyou′s calibration algorithm was adopted to obtain the parameters of the internal and external matrix model of the underwater binocular camera by using a 9×9 checkerboard, and SGBM stereo matching algorithm was adopted to enhance the image contrast and weaken the influence of image color spots. It ensures the robustness of the algorithm, improves the matching search speed, transforms the parallax map into depth map through matrix operation, and maps it into visual point cloud to construct the three-dimensional information of the target object.
Key words : underwater binocular vision；stereo matching；depth information；3D reconstruction

0 引言

    本文對(duì)水下雙目攝像機(jī)獲取的圖像進(jìn)行了預(yù)處理，為了在具備各種復(fù)雜條件的水體中獲取目標(biāo)物體的精確深度信息，著重研究對(duì)目標(biāo)物體圖像的校準(zhǔn)、圖像匹配以及深度信息轉(zhuǎn)換的關(guān)鍵算法。

    文獻(xiàn)[1]針對(duì)水下圖像的處理方法將其主要分為水下圖像增強(qiáng)與水下圖像復(fù)原兩大類，并對(duì)兩類方法的研究現(xiàn)狀進(jìn)行分析與歸納，對(duì)各類增強(qiáng)和復(fù)原算法進(jìn)行各個(gè)維度的深入比較。

    在攝像機(jī)標(biāo)定技術(shù)中，以張氏標(biāo)定為代表的傳統(tǒng)標(biāo)定方法中，需要使用特定的、已知大小的標(biāo)定物。此結(jié)合水下場景要求精度高、實(shí)時(shí)性強(qiáng)的條件需要，本文選擇采用傳統(tǒng)標(biāo)定方法中的張氏標(biāo)定法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。

    文獻(xiàn)[2]在張正友標(biāo)定算法的基礎(chǔ)上，添加了切向畸變參數(shù)，豐富了校準(zhǔn)模型，提出了一種非線性代價(jià)的函數(shù)方法，通過使用全局優(yōu)化學(xué)習(xí)算法來求解攝像機(jī)的三維模型參數(shù)，有效解決了由于水體環(huán)境惡劣而造成的線性誤差和誤差累計(jì)的問題。最后采用OpenCV的“rePojectImageTo3D”對(duì)矩陣視差圖像進(jìn)行計(jì)算，得到目標(biāo)物的三維坐標(biāo)，實(shí)驗(yàn)表明測量精度誤差也在5％以下。




本文詳細(xì)內(nèi)容請(qǐng)下載：http://theprogrammingfactory.com/resource/share/2000004049。




作者信息：

楊  戈1，2，王震堯1

(1.北京師范大學(xué)珠海分校 智能多媒體技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣東 珠海519087；

2.北京師范大學(xué) 智能工程與教育應(yīng)用研究中心，廣東 珠海519087)




wd.jpg

此內(nèi)容為AET網(wǎng)站原創(chuàng)，未經(jīng)授權(quán)禁止轉(zhuǎn)載。