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本文以“基于计算机视觉的准透视实现机理及立体匹配算法”为题,旨在研究一种观测效果好、安装携带方便、成本低,可以广泛的应用于特殊场合下的实时场景建模、工业检测、视觉导航等的整合的系统装置,并在该系统实施过程中通过改进部分关键技术环节来提高其工作性能。开发这样一种准透视技术,具有重要的学术价值和实际意义。
全文主要解决两个问题:准透视技术的实现机理以及对关键技术,特别是立体匹配技术的研究。在实现机理上,首先基于广泛应用于摄影学、工程制图学中的透视定义,给定了准透视的定义。根据目前已经成熟应用的各种计算机视觉系统的组成情况,分析了准透视技术实现机理,包括组成部分:图像采集模块、图像预处理模块、摄像机自标定模块、立体匹配模块、三维重建模块,并建立了系统的信号流程图。重点突出了准透视技术的应用前景,特别根据反恐行动的实际情况分析了该系统在其中所起到的作用,可以在有效保护作战人员的情况下获取复杂环境特征,重建场景三维信息。
针对计算机视觉系统实现过程中的关键技术,选取了比较有代表性的立体匹配环节进行了较深入的研究,在充分比较目前主流的三种匹配方法后,选择了基于相位的匹配方法,并采用了基于傅立叶变换的相位相关算法POC(Phase Only Correlation),该算法具有对噪声容忍度较高,检测结果与照度无关以及受几何失真小等突出优点。为了改善该算法对图像位移以及旋转的敏感性,并有效提高计算精度和缩短计算时间,课题采用了一种改进的RIPOC算法,在RIPOC算法前期加入收缩映射优化算法,使匹配峰值接近于1,匹配计算时间也得到了缩减。课题最后通过MATLAB结合VC++在计算机上模拟了匹配算法的实现过程。实验结果表明,本课题采用的改进的RIPOC算法能有效提高计算精度,缩短计算时间,可以运用于对精度和实时性要求均比较高的准透视技术中。