基于双目立体视觉的深度检测技术研究

admin · 发表于 2023-9-24 17:34:38

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双目立体视觉技术通过模仿人眼视觉感知过程，来确定视场中景物的三维空间位置信息。因其具有便捷易携带、价格低廉和可靠性高的优势，近年来在基于视频的增强现实应用系统中得到日益广泛的应用。国家863计划课题“虚实融合的协同工作环境技术与系统”对基于双目立体视觉的深度检测技术提出了新的挑战，包括准确定位视频帧在虚拟环境中的视点位置姿态以及快速计算场景深度信息，以满足增强现实系统中虚实遮挡判断及虚实融合的应用需求。针对上述需求，本文重点研究了视频帧三维注册技术和基于兴趣区域的立体匹配算法。实时提取跟踪特征点，鲁棒地估计视频图像序列间的单应矩阵，确定真实世界坐标系和虚拟坐标系的映射关系。采用跟踪技术确定场景兴趣区域，减少双目立体匹配范围和计算时间。设计并实现一个虚实融合原型系统，可视化绘制输出虚实遮挡和融合效果。首先，为了获得真实世界坐标系与虚拟世界坐标系之间的映射关系，在摄像机标定技术的基础上，提出一种基于单应性矩阵的多平面三维注册方法。采用颜色信息对不同平面进行标识，并自动对每个平面进行初始化与重定位，以获得真实世界坐标系和虚拟世界坐标系之间的映射关系。当相机移动时，采用KLT跟踪算法实时跟踪特征点，并结合RANSAC算法完成单应矩阵的鲁棒估计，实现视频帧的三维注册。因此利用本算法可以在不同平面区域绘制出各种虚拟物体。其次，为了获取虚拟物体与真实物体之间的遮挡关系，先通过双目立体匹配技术计算真实场景深度信息，再与虚拟物体的深度信息进行比较。但当前方法存在立体匹配效率低下，不适合增强现实系统的应用需求。针对此题目，采用CamShift跟踪算法对运动物体进行跟踪，减少匹配范围，提高双目视觉立体匹配算法的时间效率。通过计算视频兴趣区域范围内的深度信息，进一步确定真实物体与虚拟环境的相互遮挡关系。最后，应用软件工程的方法思路，设计并实现了虚实融合绘制系统，并详细介绍了该系统的框架以及各个模块的设计流程。实验结果表明，该系统可以准确地对虚实遮挡的情况进行判断，从而达到了较好的虚实融合效果。

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