题目：基于立体视觉的目标物测量方法的研究

随着工业化和科学技术的不断发展，对物体的三维测量的要求越来越高。立体视觉技术作为一种非接触式测量方法，凭借其优势得到广泛研究。本文采用双目立体视觉测量的方法，实现机器人系统对目标物的空间坐标和姿态参数的测量。运用两个摄像机对同一景物从不同位置成像，对图像进行一系列处理，匹配，进而从视差中恢复三维信息，实现对三维空间目标物的测量。在CCD摄像机和个人计算机组成的视觉系统中，重点讨论了摄像机的标定实现，图像预处理，图像特征基元选择和匹配，视差图获得及处理，三维坐标计算及显示等。首先根据整个系统的要求，对双目摄像机进行单个以及相互之间位置的标定实验，以获得摄像机的内外参数。根据坐标关系，分别讨论了不同的摄像机模型，并对传统的标定方法和摄像机自标定做了详细阐述。摄像机的标定以及两个摄像机之间相对位置的确定，建立起了图像坐标系和世界坐标系之间的关系，为后续计算三维坐标准备参数。其次，由于摄像机摄入的图像受到现场噪声的干扰及光线明暗的影响，为了立体匹配基元的准确选取，必须对图像进行预处理。根据所得图像的特点和图像的噪声类型，选择中值滤波器进行去噪处理。此外，采用拉普拉斯滤波器对图像进行锐化处理，取得较好的结果。第三，双视觉立体匹配是寻找同一目标点在两幅图像中的成像位置，匹配特征的选取、匹配准则的确定、匹配算法的实现是立体匹配的三个重要步骤。考虑到立体匹配的难度，选择直线段作为匹配基元，采用了边缘图像提取，链码记录，线段拟合的方法很好的提取了直线段，以较高的效率提取出信息。接着，对现有各种匹配算法的分析基础上改进并完善了基于直线段匹配算法，加入了第一匹配基准线优化了算法，采用动态规划法策略实现了匹配。最后，进行目标定位--计算出局部特征点的三维坐标以及物体相对于世界坐标的六自由度。目标定位是通过双目视觉模型分析，借助于摄像机标定所得的内外参数和视差图两项信息，利用双目视觉的三角测量原理，计算目标点的三维坐标。在获得物体局部特征点的三维信息的基础上，构建物体坐标系和世界坐标系，由三个不共线的特征点可以得到坐标变换的三个欧拉角。至此构建了一个完整的双目立体视觉测量系统。