非刚体连接双目视觉误差分析与实验验证

作     者：王先节 

作者单位：南华大学 

学位级别：硕士

导师姓名：赵立宏

授予年度：2019年

学科分类：08[工学] 080203[工学-机械设计及理论] 0802[工学-机械工程] 

主      题：非刚体 双目立体视觉 误差 视觉测距 

摘      要：随着机器仿生学的发展,机器视觉理论成为了科技研究的热点。双目立体视觉作为机器视觉中的核心研究目标也广泛的应用于各类科技领域包括无人机自动寻迹,工业测量等。传统双目视觉测量系统都是基于理想模型,当应用环境为非刚体连接的双目视觉系统,应用会给测量带来很大的误差。本文致力于研究舰载双目视觉系统,当舰载甲板收到海浪冲击过程当中造成双目视觉系统两摄像机之间存在位置、角度差时给双目立体视觉系统带来的误差进行分析和实验验证,分析非刚体连接双目视觉系统可能的偏转量,针对偏转量的不同给出相应的数学模型,针对该数学模型的纲量误差进行实验分析。得到在偏转角变化的情况下纲量误差在100mm50mm之间,当摄像机位置变化引起的结构变量（B/z）变化时误差在0.5～2.5mm。在摄像机标定过程研究分析标定过程原理,在得出标定矩阵的情况下分析不同类型标定过程所带来的误差。为之后的立体匹配环节做准备,立体匹配一直是双目视觉系统中最复杂和最困难的部分,本文将从立体匹配基础理论知识入手,研究立体匹配技术中各类算法的对比,以实现高效准确的立体匹配效果。从选用算法的实验结果中分析立体匹配算法给系统带来的误差,对立体匹配误差进行分析,最终得到深度信息。非刚体连接模型情况下实测深度信息的误差与理想模型实测深度信息误差进行对比分析,理想状态下均值误差率为0.2%,非刚体连接情况下均值误差率为5%。本文研究给出了在非刚体连接双目视觉系统建立方法,并针对误差进行对应分析,为舰载双目视觉系统误差提供了理论依据。