[发明专利]一种基于超像素分割的立体匹配系统

说明书

本发明公开了一种基于超像素分割的立体匹配系统，涉及视觉技术领域；包括如下方法：步骤一：系统搭建：采用平行式结构对双目系统进行搭建；步骤二：相机模型；步骤三：相机标定及校正；步骤四：立体匹配；步骤五：三维点云重建；本发明能够通过对系统的分析，完成对立体匹配算法的改进；通过双目视觉平台进行三维重建，完成对改进后的匹配算法的验证。

技术领域

本发明属于视觉技术领域，具体涉及一种基于超像素分割的立体匹配系统。

背景技术

人类通过眼睛观看外部的世界，获取外部环境的信息。所以视觉对于人工智能的机器更显重要，机器视觉或者计算机视觉是人工智能发展的一个具有重要意义的领域。计算机视觉参考了人类的视觉系统，使用双目相机采集目标物体图像，利用CCD/CMOS等摄像机传感器为计算机处理信息进行输入，从而感知、分析、理解三维场景中的形状、位置、姿态等三维几何信息，之后凭借机器数据的分析，对客观环境进行识别、描述、解释、归类、判断等智能行为。

双目立体视觉技术能够很好地模拟人眼的功能，可以对三维世界进行立体感知。在计算机视觉的研究中发挥着越来越重要的作用。双目视觉既可用于目标检测与跟踪，又可以做三维测量、三维重建等，已经运用到很多方面，例如：矿难救灾、月球车自主导航，在智能生产，交通监控，机器导航，航空航天，医学建模，视觉仿真，文物复原，非接触高精度测量等方面有不可替代的作用。

基于双目视觉的三维重建技术是通过使用不同位置的两台拍摄同一幅场景，能够得到同一场景两幅二维图像，应用图像处理、立体匹配、计算深度、三维重建等方法处理，实现一种模拟人的双眼，从二维图像恢复场景的三维图形的立体视觉的方法。它利用了二维摄像机投影恢复物体三维立体信息(形状等)的这一过程，从二维图像内获取具有真实世界三维物体的信息。三维重建涉及到图像处理、模式识别和计算机视觉等诸多学科，因此，可以进一步促进这些学科的交叉融合，并且推动相关学科的发展。

通过对二维图像的处理，利用立体视觉的原理获取场景中目标的三维信息，在两幅图像上找到了一对对应点(即它们是物体表面同一点的投影)，根据两幅图像上的视差，就可以计算深度信息，实现三角剖分。在智能制造行业有广泛的应用前景，比如在物料分拣、工件识别中引入双目视觉技术，能够对物料或工件进行精确识别与定位。不仅从理论上是可行的，而且还有利于节约人工成本，提高生产效率。

基于双目视觉的三维重建技术操作简便有效,在很多行业都具有重要的实用价值。该技术已经逐渐被普及到生产和生活的各个领域，未来有着广阔的发展前景和极高的需求，对于时代的进步和科技的发展有着巨大推动作用，然而目前该技术依旧不成熟。

发明内容

为解决背景技术中的问题；本发明的目的在于提供一种基于超像素分割的立体匹配系统。

本发明的一种基于超像素分割的立体匹配系统，包括如下方法：

步骤一：系统搭建：采用平行式结构对双目系统进行搭建；

步骤二：相机模型：

2.1、基本模型：

转换涉及到的坐标系有：世界坐标系、摄像机坐标系、成像平面坐标系、像素坐标系；

2.2、畸变模型：

畸变的引入使得成像模型中的几何变换关系变为非线性，畸变主要分为两种：一是沿着透镜半径方向分布的径向畸变；二是由于透镜本身与相机传感器平面或图像平面不平行而产生的切向畸变；

步骤三：相机标定及校正：

3.1、相机标定及图像校正：

相机标定的目的就是建立各个坐标系之间的关系；方法就是根据摄像机模型，由已知特征点的坐标求解摄像机的模型参数，要求解的参数包括4个内参数和4个畸变参数，还有外部参数旋转矩阵和平移矩阵；再利用单目标定的结果来求取两个摄像机坐标系之间的旋转平移矩阵；