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双网络摄像头立体视觉系统应用研究

作　者: 魏燚潍
导　师: 王秀坤
学　校: 大连理工大学
专　业: 软件工程
关键词: 摄像机标定双目立体视觉三维重构计算机视觉游戏开发引擎
分类号: TP391.41
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
下　载: 192次
引　用: 3次
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内容摘要

双目立体视觉是当前计算机视觉领域中的重要研究内容,随着网络摄像头的普及,用两个网络摄像头构造立体视觉系统具有便利的实现条件,以此为基础可以搭建适用于家庭和个人的人机交互系统,可应用于操作计算机以及进行互动式游戏等。对这一领域的研究将会使人们在操作计算机时具有完全不同于现在的体验,它将在一定程度上改变人们的生活,拥有广阔的发展前景,因此具有重要的理论意义和实用价值。立体视觉系统在实现时一般采用的方法是用两个摄像机从不同角度同时获取目标物体的两幅数字图像,基于视差原理,在已知两摄像机内外参数的基础上,恢复出目标物体的三维空间信息。具体可分为摄像机标定、特征点提取、立体匹配、三维重构4个部分。本文主要围绕这几个方面的内容展开研究,通过分析总结国内外立体视觉研究工作的成果,结合实际应用中的需求,在大量理论推导和实验的基础上取得了以下成果:分析对比了CCD摄像机和CMOS网络摄像头的特点,在经典的Tsai两步法的基础上对其进行了改进,提出了一种新的适用于CMOS网络摄像头的标定方法,提高了标定精度。采用了一种基于HSV模型,应用H参数特征值来识别特征物体并获得其质心点坐标的方法。该方法不但可以较准确地提取特征点,而且使用该方法极大地减小了在实际应用中立体匹配的难度。在互动式动漫游产品开发引擎技术平台中成功地应用了本文研究的双网络摄像头立体视觉系统。实验结果表明本文采用的摄像机标定方法、特征点提取方法、立体匹配方法以及三维重构方法完全可以满足实际应用的需要。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-8
1 绪论  8-14
  1.1 论文所属研究领域及研究意义  8-10
  1.2 国内外研究现状  10-12
  1.3 本文研究工作  12-13
  1.4 论文的组织  13-14
2 图像特征点的提取  14-20
  2.1 位置和面积  15
  2.2 计算彩色球位置及其颜色属性  15-16
  2.3 图像采集的实现  16-20
    2.3.1 DirectShow介绍  16-17
    2.3.2 图像采集部分的具体实现  17-20
3 网络摄像头标定的方法研究  20-43
  3.1 摄像机标定概述  20-21
  3.2 摄像机标定原理  21-40
    3.2.1 摄像机成像模型  22
    3.2.2 针孔模型  22-27
    3.2.3 非线性摄像机模型  27-29
    3.2.4 透视投影矩阵方法  29-33
    3.2.5 Tsai两步法  33-38
    3.2.6 改进的Tsai两步法  38-40
  3.3 摄像机标定的实验方法及结果  40-43
4 三维重构的方法实现  43-46
  4.1 立体匹配  43
  4.2 三维重构概述  43
  4.3 三维重构原理及方法  43-46
5 在动漫游开发引擎平台中的应用  46-56
  5.1 互动式动漫游产品开发引擎技术平台概述  46-47
  5.2 游戏引擎相关技术研究现状  47-49
    5.2.1 基于3D人体姿态的人机交互  47-48
    5.2.2 基于语音识别的人机交互  48-49
  5.3 研究的目标和内容  49-52
  5.4 系统架构及运行效果  52-56
结论  56-57
参考文献  57-59
攻读硕士学位期间发表学术论文情况  59-60
致谢  60-61

双网络摄像头立体视觉系统应用研究

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