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双目立体视觉是现今计算机视觉研究的重要部分,它是由不同位置的两台摄像机或者一台摄像机经过移动和旋转拍摄同一场景,通过计算空间点在两幅图像中对应点的视差,然后经过一系列的投影逆变换,从而获得该空间点的三维坐标值。相比其他类的立体视觉方法,如全息照相术、透镜板三维成像等,双目立体视觉直接模拟人类双眼处理场景的方式,可靠简便。 本课题首先进行了单目视觉控制研究,提出了一种通过模板匹配进行标定的算法。在局部标定的过程中,当所选择标定点距离较近时,在标定完成后走点的过程中,所产生的最大误差为10个像素;当所选择的标定点距离尽可能大的时候,在标定完成后走点的过程中,所产生的最大误差为4个像素。由以上结论可设计出一种区域化的全局标定,即将摄像头视界分成四个区域,分别针对每个区域进行标定得到转换矩阵。在之后的走点过程中,可根据走点所在的区域进行相应的转换矩阵的运算,这样就可控制全局走点误差在一个较小的范围之内,大多数的走点误差为0个像素,较少情况出现1-2个像素。 其次,围绕双目立体视觉技术实现的相关步骤,针对制约双目立体视觉技术发展的若干核心理论和关键问题,通过理论研究和实验验证相结合的方式,深入系统的研究了双目立体视觉技术实现的组成部分和基本原理,涉及双目立体视觉像机的标定方法和图像立体匹配算法的理论研究,旨在找到解决双目立体视觉若干关键问题和核心技术的一套方法。 在本文的最后,利用之前研究的双目立体视觉算法,首先标定双摄像机,然后标定摄像机与机器人,通过立体视觉控制机器人手术区域,即若手术机器人在规定手术区域工作,则手术继续,若手术机器人超出了规定的手术区域,则手术停止。该方法的精度可控制在2mm左右。