李小艷 楊帥 劉玥 管紅梅

摘 ? 要：機(jī)器人用雙目立體視覺是從兩個(gè)角度觀察同一個(gè)景物，以獲取不同視角下的感知圖像，通過成像幾何原理計(jì)算圖像像素之間的位置偏差來獲取景物的三維信息。雙目立體視覺系統(tǒng)包括，雙目攝像機(jī)標(biāo)定，特征提取以及特征匹配，本文提出一種偽彩色方法表示出物體的深度信息，不同的顏色代表不同的深度信息，實(shí)現(xiàn)了深度信息的有效識(shí)別。

關(guān)鍵詞：機(jī)器人 ?雙目立體視覺 ?偽彩色 ?深度信息

中圖分類號：TP391 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1674-098X（2019）08（a）-0149-02

1 ?雙目攝像機(jī)標(biāo)定

雙目攝像機(jī)標(biāo)定是機(jī)器人用雙目視覺系統(tǒng)重要的部分，標(biāo)定的結(jié)果嚴(yán)重影響目標(biāo)深度信息的精度。本文使用基于Matlab攝像機(jī)標(biāo)定工具箱的雙目系統(tǒng)的標(biāo)定，實(shí)現(xiàn)了攝像機(jī)的參數(shù)以及旋轉(zhuǎn)和平移向量的標(biāo)定，還原出了在3D世界中，雙目攝像機(jī)與標(biāo)定板之間的位置關(guān)系。

2 ?特征提取及深度信息匹配

機(jī)器人想要通過若干幅圖像來獲取目標(biāo)的三維坐標(biāo)。機(jī)器人用雙目視覺技術(shù)中更為重要的工作是對圖像執(zhí)行匹配，首先明確物體在左右圖像的相互匹配的點(diǎn)，然后獲得每一點(diǎn)視差以及深度信息。

圖像中的任一像素點(diǎn)的x坐標(biāo)和y坐標(biāo)都是己知的，右圖中某像素點(diǎn)的坐標(biāo)為，左圖中的對應(yīng)的匹配像素點(diǎn)x的坐標(biāo)為（因?yàn)槭瞧ヅ湎袼貙?，根?jù)極線約束，它們的坐標(biāo)是相同的），我們的目的是根據(jù)此像素坐標(biāo)，求出它們所對應(yīng)的空間Z坐標(biāo)，即深度信息。理論表明，深度與視差之間存在著幾何關(guān)系，下面利用圖1給出詳細(xì)的推導(dǎo)。視差表示匹配像素點(diǎn)的橫坐標(biāo)之差，記為。

由圖2可知，視差圖與偽彩色一一對應(yīng)。距離為0.59m時(shí)，呈現(xiàn)紅色，距離為0.87m時(shí)，呈現(xiàn)黃色，距離為1.46m時(shí)，呈現(xiàn)藍(lán)色。

當(dāng)機(jī)器人雙目視覺系統(tǒng)基線和焦距一定時(shí)，深度信息與視差成反比。由圖2.2（a～c）我們能夠清晰的看到，在0.59m～0.69m之間，視差圖呈紅色，在0.69～0.87區(qū)間內(nèi)，視差圖呈現(xiàn)黃色，在大于0.87m以后，視差圖呈綠色。在經(jīng)過反復(fù)試驗(yàn)我們發(fā)現(xiàn)，當(dāng)深度Z小于0.59m時(shí)，箱體圖片不能生成視差圖，是攝像機(jī)不能識(shí)別的區(qū)域;當(dāng)深度Z在0.60m～0.70m之間，視差圖效果較好，我們能清晰地看出箱體正面的輪廓，在0.69m時(shí)，視差圖的效果最好;在0.87m以后，視差圖輪廓漸漸減小，視差圖的匹配效果不佳。綜上，視差與深度信息的對應(yīng)關(guān)系正符合我們推導(dǎo)出來的式子。

3 ?結(jié)語

本文實(shí)現(xiàn)了用偽彩色表示機(jī)器人雙目視覺系統(tǒng)獲取目標(biāo)的深度信息，對機(jī)器人的進(jìn)一步?jīng)Q策具有重要意義。

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