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一种基于结构光双目视觉的特征匹配算法研究.docx
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一种基于结构光双目视觉的特征匹配算法研究
文章编号: 1005??5630(2014)02??0161??06
收稿日期: 2013??09??27
摘要: 特征点匹配在图像检索、三维测量、模式识别
等技术中起着重要的作用。使用 MATLAB软件剪切图像并
细化线结构光光线条纹。经理论分析 SURF 算法优缺点,提出
了一种基于 SURF 算法特征点提取的改进算法。用 C 语言编
写改进后的特征提取算法,通过 MATLAB软件实验对比两种
算法的特征点提取结果并且编写程序实现后期的特征匹配。
实验表明:该算法基本满足双目视觉立体匹配的要求,对于线
结构光三维测量技术具有重要的理论意义和实用价值。
关键词: 结构光; 双目视觉; 立体匹配算法
中图分类号: TP 391 文献标志码: Adoi:
10.3969/j.issn.1005??5630.2014.02.015
Research on matching algorithm based on
structured light binocular vision feature
LIU Yu, LIU Chanlao, SU Hai
(School of Optoelectronic Engineering, Xi’an
Technological University, Xi’an 710032, China)
Abstract: Matching feature points play an important role
in image retrieval, dimensional measurement and pattern
recognition technology. By using the MATLAB software shear
thinning line structured light image and light stripes, and
through theoretical analysis of the advantages and disadvantages
of SURF algorithm, this article proposes the SURF algorithm
which based on feature points extraction algorithm. Through C
language improved feature extraction algorithm, MATLAB
software experimental comparison of the two algorithms feature
point extraction results and preparation program features the late
match. Experiments show that the algorithm basically meets the
requirements of binocular vision stereo matching, and linear
structured light for three??dimensional measurement technique
has important theoretical significance and practical value.
Key words: structured light; binocular vision; stereo
matching algorithm
引言双目立体视觉是利用双目摄像机模拟生物的视觉
特征,获取物体表面的三维信息,从而还原物体外表面的几何
形貌。如今,基于双目立体视觉的技术,结构光三维测量技术
作为一种快速、便携、高精度的三维测量技术,在工业设计、
航空等领域均得到了广泛的应用,已成为一种成熟的三维数
据获取和质量评价与控制手段[1]。在结构光双目视觉技术
中,由于不同视觉所获取信息的不完备性和不同应用中的复
杂性,立体匹配成为立体视觉技术中最重要也是最难以处理
的问题之一[2]。现今,立体匹配方法有多种。特征的选取跟
图像的内容有关,对结构光匹配目前常用的是相位匹配方法,
但是相位匹配一般是针对核线平行而言,虽然将空间域转化
为时间域,可同样存在邻域奇异性,匹配误差较大[3]。基于
区域立体匹配方法,可以得到稠密的视差图,其缺点是在低纹
理区域或纹理相似区域容易造成大量的误匹配,边界模糊,视
差图效果不理想[4??6],计算量大,运算时间较长。基于特征
点的立体匹配方法,能够精确的匹配,视差效果明显,但是只能
获得稀疏的匹配点,所以仅能勾勒物体的大致轮廓,不能呈现
物体的细节部分,也不能得到稠密的视差图[7]。针对特征匹
配只能得到稀疏点数的缺点,本文提出了一种改进的特征点
提取算法,在不影响匹配速度的情况下,匹配更多的特征点对,
并且有效地减少了误匹配率。光学仪器第 36 卷
第 2 期刘瑜,等:一种基于结构光双目视觉的特征匹配
算法研究
1 立体匹配关键技术双目立体匹配的方法是从左右视角
两个摄像机拍摄同一物体的两幅图像中找出被测元件表面
同一点在不同图像中的对应点,进而求出各个点对应的视差,
再由视差信息和投影模型还原出原始物体形貌的深度信息
[8??9],最终得到三维表面形貌。因此,图像的立体匹配是三
维重建的关键环节,也是立体视觉尤其是三维重建的重要研
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