基于特征匹配算法的双目视觉测距-燕山大学学报.PDF

卷 期 燕山大学学报 年 月 文章编号：1007-791X (2012) 01-0057-05 基于特征匹配算法的双目视觉测距 暖，李惠光，刘 乐 （燕山大学 电气工程学院，河北 秦皇岛 ） 摘 要：距离测量作为障碍物检测以及路径规划的前提和基础是机器人研究领域的一个重要分支。在众多测距 方法中，由于双目立体视觉具有信息丰富、探测距离广等优点被广泛应用。本文将改进的 特征匹配算法应 用到双目视觉测距与标定系统中。首先建立双目视觉测距模型，测量值由空间物点在左右摄像机下的像素坐标 值决定；其次根据该模型的特点提出了基于平行光轴的双目立体视觉标定方法；最后利用改进的 特征匹配 算法，提取匹配点的像素坐标完成视觉测距。实验结果表明，根据测量数据对障碍物进行三维重建，相对距离 与真实场景基本吻合，能够有效地指导机器人进行避障。 关键词：双目立体视觉；测距； 特征匹配；三维重建 中图分类号：TP391 文献标识码：A DOI：10.3969/j .issn.1007-791X .20 12.01.011 引言 是由于视差的存在双目视觉的难点在于左右 像 对应点的匹配问题，文献 将特征匹配问题转 近年来，随着科学技术的飞速发展，移动机器 化为一个函数最优化问题，将空间关系一致性和特 人已经应用到我们生产、生活的各个领域，成为了 征相似性两 面的准则有机地结合起来，但是该 最活跃和最具发展潜力的技术之一。其中，障碍物 法不适宜解决局部特征 面的问题；相比之下，文 的检测是移动机器人研究的一个热点问题 。为了 献 提出了一种基于 像分割及可变权值 案 实现导航功能 机器人在避障之前需要检测出与环 的初始匹配和贪婪的后处理视差估计策略相结合 境中阻碍行驶的物体之间的相对距离。目前，常见 的立体匹配算法，能够有效消除局部 像的歧义性 的检测方法有：超声波测距 、激光脉冲测距 、 问题；另外，颜色特征也可以作为匹配的一个介 红外测距 、光学测距 以及立体视觉测距 等。 质，文献 根据颜色映射和对极几何原理解决 超声、激光、红外等装置通过测量发射源发射与返 像的匹配问题，但是当 片颜色相同或相近时该 回之间的时间差来计算被测物体与传感器之间的 方法会产生较大的匹配误差。匹配问题在很大程度 距离，称之为主动法。主动法测距比较方便、迅 上制约着立体视觉在机器人领域的应用。鉴于此本 速，计算较为简单，因此在实时控制上得到了广泛 文将尺度不变特征变换算法（ ）与二次反相匹 的应用。但是发射和接收设备价格昂贵，成本较 配算法相结合，通过 变相似性度量，能够有效地 高，而且反射、噪音、交叉等环境问题难于避免， 去除误匹配点。 主动法测距不具有普遍应用性。 双目视觉模型的建立 相比之下，由于视觉传感器具有信息丰富、探 测距离广等诸多优点，在移动机器人导航特别是实 根据文献 提出的双目视觉系统，将两摄 现障碍物检测中的应用越来越广泛。其中双目立体 像机平行放置，两镜头光心距离为 ，焦距为，摄 视觉通过左右摄像机提供的 像信息能够比较准 像机坐标系的原点 与左摄像机光心 重合， 确地恢复视场的三维信息，具有突出的优点 。但