视觉测量技术中的双目视觉系统基本几何约束

2023-11-24 理论教育版权反馈

【摘要】：如图7.17所示，设P是空间中的一个物点，O和O′分别是左、右摄像机的光学中心。由几何知识可知，以P、O和O′三点为顶点可以构成一个三角形，它们确定空间中的一个平面π。由于处于空间中同一个平面上的两条非平行直线惟一地确定平面上的一点，因此物点P由上述两直线OPLi和O′PRi的交点给出。因此，必须通过必要的信息或约束规则作为辅助判据，以便得到惟一准确的匹配。图7.17 双目视觉系统的基本几何约束

事实上，利用视差的概念进行三维测量的思想可以用三角测量的原理进行说明。如图7.17所示，设P是空间中的一个物点，O和O′分别是左、右摄像机的光学中心。由几何知识可知，以P、O和O′三点为顶点可以构成一个三角形，它们确定空间中的一个平面π。若P^L_i和P_i^R分别为物点P在左、右图像平面上的投影像，则由透视投影的有关结论可知，物点P必定在左摄像机的光学中心的O和投影像P^L_i的连线OP^L_i上。同理可知，物点P必定在右摄像机的光学中心O′和投影像P^R_i的连线O′P_i^R上。这样，直线OP^L_i和O′P_i^R均在由P、O和O′三点确定的平面π上。由于处于空间中同一个平面上的两条非平行直线惟一地确定平面上的一点，因此物点P由上述两直线OP^L_i和O′P^R_i的交点给出。

上述基于双眼视差的测量方法在概念上非常简洁明快。只要能够确定一个物点在左、右图像平面上对应的像点位置，即可据此惟一地确定该物点的三维空间位置。问题在于怎样才能确定和左图像平面上的某个像点所对应的右图像平面上的某个像点呢？

由于噪声、光照变化、遮挡、透视畸变和目标之间本身的相似性等因素，导致空间同一点投影到两台摄像机的图像平面上形成的对应点的特性不同。对一幅图像中的一个特征点或一小块子图像，在另一幅图像中可能存在好几个相似或更多的候选匹配。因此，必须通过必要的信息或约束规则作为辅助判据，以便得到惟一准确的匹配。(www.chuimin.cn)

图7.17 双目视觉系统的基本几何约束

视觉测量技术中的双目视觉系统基本几何约束

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