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初定论文题目 基于双目视差的被动测距系统的优化与研究 论文选题来源 自选项目 论文类型 □基础研究 应用研究 □综合研究 □其他 论文形式 应用技术研究论文 □研究报告 □规划设计报告 □产品开发技术报告 □案例分析报告 □项目管理报告 □其他 选题依据（综述报告） 国内外概况和发展趋势： 近年来，随着光电技术的进步和计算机科学的发展，光电测距技术越来越多的应用于工业和生活中。按照测距过程中测距仪是否主动发出信号，光电测距技术可以分为主动测距和被动测距。 主动测距需要测距仪主动发出光电信号，接收反射信号进行测量。其中激光测距是由激光器主动发出激光，接收被测标的反射的光信号进行测量，它可分为相位测距和脉冲测距[1] ，分别应用于近距离（100m）和较远距离的测量。红外测距仪利用红外线传播的不扩散原理，使用经过调制的红外激光进行测距，多应用于长距离测距如地形测量、工业测控等。主动测距需要主动发出信号，对光源器件有要求，装置比较复杂且容易暴露自身，隐蔽性差，在很多场合应用受限。 被动测距不需要通过主动发射光线对物体进行照射，而是被动接收物体的自然光辐射进行分析来测量距离。它不主动发出光波，不与被测物体发生接触，且不需要光源器件。双目视差测距是被动测距的一种，具有隐蔽性好、设备简单、防信息泄露、测距快速灵活，自动化程度高、小巧轻便，容易使用等优点，在武器导航、工业自动化生产线，智能导航、机器人视觉、航空测距、智能交通等领域有较大的应用价值。 双目视差技术也称立体视觉技术，是人类利用个光学成像系统及计算机系统模仿人的视觉功能，实现对客观世界三维场景的感知、识别和理解。Marr，Roberts，Grimson等最早提出并实现了计算机视觉理论模型 及设计算法[2]。上世纪50年代本研究揭开序幕，60年代，Roberts将其由二维推广至三维[3]，70年代出现了一些计算机视觉的应用系统[4-5]，到了80年代，Marr教授从信息学理论出发，结合图像处理学、心理物理学、神经生理学、临床精神病学等研究成果于一体，提出了第一个立体计算机视觉理论框架 [6]，到如今几十年过去，立体视觉已在军事工业生活上得到广泛应用[7-8]。 在国外，日本大阪大学研制了一种自适应立体视觉伺服系统，可以实现对运动目标的识别和跟踪。日本冈山大学研制出基于立体显微镜对微操作器尽心更精确控制的视觉反馈系统，可应用于细胞等级的微小操作，实现染色体移植与细胞内结构体提取。华盛顿大学与微软公司等共同研制了宽基线的双目立体视觉系统，可以为卫星做到精确导航与定位并应用到了“探测者”号火星卫星上。 国内对立体视觉的研究起步较晚，但是也达到了较高的水平。哈工大采用异构双目被动视觉实现了全自动的机器人导航系统，可以让机器人踢足球；浙江大学等国内6所知名学府联合设计了基于双目视觉测量的全自动驾驶车辆，并进行了实地演练。火星863计划课题“人体三维尺寸的非接触测量”中，采用双摄像机采集图像，运用“双十点投影光栅三维测量”原理，实现人体图像上任一坐标的采集。随着计算机技术的发展和算法的升级，视差测距技术已被广泛应用于其间缺陷检测、机器人导航、地图绘制、三维测量虚拟现实等领域。 一套完整的计算机立体视觉算法可分为六个主要部分：图像获取、摄像机定标、特征提取、立体匹配、深度计算及深度信息内插[9]。近几年国内外专家学者研究的热点集中在其核心技术——相机定标方法和立体匹配算法上。 比较常见的相机标定方法有：由Faugeras等提出的基于3D立体立体靶标的摄像头标定[10]；由Tsai提出的基于径向约束的摄像头标定[11]；基于消失点的摄像机内参数自标定[12]等。其中以Roger Y.Tsai的两步标定法[11]最为普遍，这种方法先后用径向准直约束和非线性有哪些信誉好的足球投注网站法求解各项参数。申琳等[13]对Tsai标定算法做了改进，单独标定平移分量，根据径向平行约束和一阶径向畸变模型求解其余参数，具有较高的标定精度。目前传统相机标定算法中，基于平面模板的标定方法应用广泛。标准比对板（如图2）一般为黑白两色以提高对比度，通过提取标准比对板的特征信息，确定多重坐标系的对应关系，从而得到相机的内外部参数。 张友正棋盘标定法利用旋转矩阵的正交条件及非线性最优化进行标定，只需要不同角度的两幅以上图像就可以求出摄像机的内外参数，简便易行。OpenCV主要采用张友正标定法，但应用Brown的方法计算畸变系数，应用更加灵活。牛海涛，赵勋杰等结合Tsai摄像机模型和OpenCV标定方法，并对其中不足进行了改进，提出了一种利用棋盘格模板的摄像机三步标定新方法，在实验验证中可