1. 什么(me)是(shì)视觉(jiào)
视觉是一个古(gǔ)老的研究课题,同时又是人类观(guān)察世(shì)界(jiè)、认知世(shì)界(jiè)的重要功能和手段。人类从(cóng)外界获得的信息约有75%来自(zì)视觉系统,用机器模拟人(rén)类的视觉功(gōng)能是人们多年的(de)梦想。视觉神经生理学,视觉(jiào)心里学,特(tè)别是计(jì)算机技术、数字图像处(chù)理、计算机图(tú)形学、人工(gōng)智能等学科的发展,为利用(yòng)计算(suàn)机实现模拟(nǐ)人类的视觉成为可能。在现代工业自动化(huà)生产(chǎn)过程中,计算机视觉正成为一种提高生(shēng)产效率(lǜ)和检验产品质量的关键技(jì)术之一(yī),如机器零件的(de)自(zì)动检测、智能机器人控制、生产线(xiàn)的自动(dòng)监(jiān)控等;在国防和航天(tiān)等领域,计算机视觉也具有较重(chóng)要的意(yì)义,如运动目标的自动跟踪与识(shí)别、自主车导航及空间机器人的视觉(jiào)控制等。
人类视觉过程可以(yǐ)看(kàn)作(zuò)是一个(gè)从感觉(jiào)到知觉(jiào)的复杂过程,从狭义上来说视觉的最终目的是(shì)要对场景作出对观察者有意义的(de)解释和(hé)描述;从广义上说,是根(gēn)据周围的环(huán)境和观察者的意愿,在解释和描述的(de)基础上做出行为(wéi)规划或行为决(jué)策(cè)。计算机视觉(jiào)研究的目的(de)使计算机具有通过二(èr)维图像信息来认知三维环境信(xìn)息的能力,这种能力不仅使机器能感知(zhī)三维环境中物体的(de)几何信息(如形状、位置、姿态运动等),而且能进一步对它们进行描述、存(cún)储(chǔ)、识别与(yǔ)理(lǐ)解,计算机视觉己经发展起一套独立的计算理论与算法(fǎ)。
2. 什么(me)是计算机双目立体视觉
双目立体视觉(Binocular Stereo Vision)是机器视觉的一种重要形式,它是基(jī)于(yú)视差(chà)原(yuán)理并利用(yòng)成像设(shè)备(bèi)从不(bú)同的位置获取被测物(wù)体的两幅图像,通过(guò)计算(suàn)图像对应点间的位置偏差,来获取物体三维(wéi)几何信息的方法。融合(hé)两只眼睛获得的图像并(bìng)观察它们之间的差别(bié),使我们可以获(huò)得明显的深度感,建立特征间的对应关系,将同一空间物理(lǐ)点在不(bú)同图像(xiàng)中的(de)映像点对应起来,这个差别,我们称作视差(chà)(Disparity)图(tú)像。
双目立体视(shì)觉测量方法具有效率高、精度(dù)合适、系统结构(gòu)简单(dān)、成本(běn)低等(děng)优点,非常适合于(yú)制造现场(chǎng)的在线、非(fēi)接触产品检测和质量控制(zhì)。对运动物体(包括动物和(hé)人体形体(tǐ))测量中,由于(yú)图像获取(qǔ)是在瞬间完成的,因此立体视觉(jiào)方法是(shì)一种更有效的测量方(fāng)法(fǎ)。双目立体视觉系统是计(jì)算机(jī)视觉的关键技(jì)术之一,获取空间三维场景的距离(lí)信(xìn)息也是计算机(jī)视觉(jiào)研究中最基础的内容。
双目立体视觉的开创性工(gōng)作(zuò)始(shǐ)于上世纪的(de)60年代中期。美国MIT的Roberts通过从数(shù)字图像中提取立方体(tǐ)、楔形体和(hé)棱柱体等简单规则多面(miàn)体的三(sān)维结(jié)构,并对(duì)物体的(de)形状和空间(jiān)关系进行描述,把过去的简单二(èr)维图(tú)像分析推广到了复杂的三维场景,标志着立体视(shì)觉技术的诞生。随着研究的深入,研究的范(fàn)围从(cóng)边缘、角点(diǎn)等特征的(de)提取,线条、平(píng)面(miàn)、曲面等几何要素的分析(xī),直(zhí)到对图(tú)像明暗(àn)、纹理、运动和成像几何等进行分析,并建立起各种数据结构(gòu)和推理(lǐ)规则。特别是(shì)上世纪80年代初,Marr首次将图像处理、心理物理学、神经生理学和临床(chuáng)精神病学的研究成(chéng)果从信息处理的角度进行概括,创立(lì)了视觉计算理论框架。这一基本(běn)理论对(duì)立体视觉技术的发(fā)展产生了极大的推动作用,在(zài)这(zhè)一领域已形(xíng)成了从(cóng)图像的获取到最终的三维场景可视(shì)表面重构的完整体系,使得立体(tǐ)视觉已成为计算机视觉中一个非常(cháng)重要的分支(zhī)。
3、总结(jié)
经过几十(shí)年来的发展(zhǎn),立体视(shì)觉在(zài)机器人视(shì)觉、航空(kōng)测绘、反求工程、军事运用(yòng)、医学成(chéng)像和工(gōng)业检测等领域中(zhōng)的运(yùn)用越(yuè)来越(yuè)广。
以视觉系(xì)统为基础的三维非(fēi)接触式高速(sù)测量是(shì)一个(gè)重要的研究方向,双目立体(tǐ)视觉方法(fǎ)是(shì)其中一种(zhǒng)最常用的方法。为了能(néng)够将这些技术(shù)应用在实(shí)际的(de)无人机项目中,需要尽可能提高算法的效率与精度。

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