基于目标移动的单目立体视觉系统研究陈泽诣华云松摘要：近年来，立体视觉在生产生活中发挥着重要的作用。传统的单目立体视觉通常使用移动单目相机的方法完成图像采集功能。本文提出了一种基于目标移动的单目立体视觉系统，以立体视觉原理为理论依据，对相应硬件与软件系统进行设计，搭建了基于目标移動的单目立体视觉系统。通过使用MATLAB等工具进行单目标定，采用基于窗口的稀疏点匹配方法进行图片的匹配，使用物体移动实验验证了该系统是可行的。关键词：单目立体视觉;单目标定;目标移动;三轴运动控制器：TP391.41：ADOI：10.3969/j.issn.1003-6970.2020.09.039本文著录格式：陈泽诣，华云松.基于目标移动的单目立体视觉系统研究[J].软件，2020，41（09）：145147+161【Abstract】：Inrecentyears，stereoscopicvisionplaysanimportantroleinproductionandlife.Traditionalmonocularstereovisionusuallyusesthemethodofmobilemonocularcameratocompletetheimageacquisitionfunction.Inthispaper，amonocularstereovisionsystembasedontargetmovementisproposed.Basedontheprincipleofstereovision，thecorrespondinghardwareandsoftwaresystemsaredesigned，andthemonocularstereovisionsystembasedontargetmovementisbuilt.ThroughtheuseofMATLABandothertoolsforsingletargetdetermination，thesparsepointmatchingmethodbasedonthewindowisadoptedforimagematching，andtheobjectmovementexperimentisusedtoverifythefeasibilityofthesystem.【Keywords】：Monocularstereovision;Singletargetsetting;Movingtarget;Triaxialmotioncontroller0引言机器视觉作为一种人工智能识别系统，在医学、军事、工业、农业等领域中都有广泛应用[1]。一个基本的机器视觉检测系统由光源、相机和图像采集卡、计算机等组成。对移动物体的单目立体视觉研究是一个较新的立体视觉研究方向。在过去的研究中，大多数单目立体视觉系统采用物体静止、相机移动的方式获取图片信息，少部分系统采用镜面对称等方式利用单目相机模拟双目立体视觉系统，而少有研究者采用物体移动的方式获取图片信息。使用该种方式能够较好的运用标定、物体移动轨迹预测等方法，得到较高的系统精度。1基于目标物移动的单目立体视觉原理本文提出了一种基于单相机多工位的求取物体三维坐标位置的方法。如图1所示，目标物体可以在三轴运动控制器的控制下精确移动。当相机镜头固定不动时，目标物体从图像采集位置A点平移到图像采集位置B点，采集目标物体在不同的点位的图像，利用这些图像进行分析即可求取出目标物体在空间中的三维坐标。我们以目标物沿着x轴的方向移动一次为例。物体的移动的距离已知。如图2所示，将被测物体在初始位置时某一特征点的位置设为A点，将物体在移动后同一特征点的位置称为B点。我们假设相机坐标系与世界坐标系重合，设点为相机光心，、分别为A点，B点在平面上的投影点，直线与z轴相交于点，图像平面坐标系原点设为。以求解B点三维坐标为例，先确定其轴坐标和轴坐标。对于平面，如图3所示。可以直接从图像中得出，即B点的图像平面y轴坐标。2相机标定相机标定的目的是利用空间物体上的某点位的三维坐标与它在图像上对应点之间的相互对应关系来确定相机的内部参数与外部参数[2]。相机需要标定的参数如下：外部参数R为正交矩阵，共有9个未知数;t为三维平移向量，共有3个未知数。内部参数包括相机的内参数矩阵和相应的畸变系数，它包括有效焦距;主点坐标，畸变系数。本文提出的基于目S移动的单目立体视觉系统中只需要一个相机，且该相机固定不动，因此我们将此单目相机坐标系与世界坐标系重合，进而只需要标定出相机的内部参数。本文的单目标定实验部分采用了经典的张正友平面标定法[3]，它从平面的单应性着手，提出了一种根据拍摄不同位置和朝向的平面棋盘格图像模板来求解相机的内参数和畸变参数，相较于其他方法更为稳定。2.1张正友平面标定张正友平面标定法的标定步骤如下：固定相机位置不改变，从多个角度任意转动棋盘格标定板，同时保证标定板在相机视野内，分别拍摄得到若干张它的图像。随后分别...