基於自由曲面稜鏡的單目立體視覺測量關鍵技術研究

《基於自由曲面稜鏡的單目立體視覺測量關鍵技術研究》是依託東北大學，由崔笑宇擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：基於自由曲面稜鏡的單目立體視覺測量關鍵技術研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：崔笑宇
• 依託單位：東北大學

中文摘要

基於稜鏡的單目立體視覺測量方法具有體積小、成本低、無多相機參數誤差和多相機同步誤差等優點，對高集成度的系統需求和受限空間的目標測量具有重要研究意義。然而，因為該方法使用平面稜鏡，光線折射的非線性導致圖像產生畸變，矯正過程繁瑣耗時；複雜的標定過程和對標定板的依賴，制約該方法的使用環境；以犧牲空間解析度為代價獲得視差圖像，降低該方法的測量精度。本項目將針對視覺測量的實際需求，通過將稜鏡的折射平面最佳化為自由曲面的手段，研究基於自由曲面稜鏡的圖像非線性畸變矯正方法、基於自由曲面稜鏡的單目立體視覺自標定算法和基於自由曲面稜鏡的單目立體視覺高精度三維重建技術，從提升成像系統性能角度簡化圖像預處理流程、擴大套用範圍並提高測量精度。設計並實現一套基於自由曲面稜鏡的立體視覺測量原型系統，驗證提出方法的科學性和有效性。相關成果可套用到各類目標的非接觸式測量，尤其對動態目標測量具有重要的理論意義和實際套用價值。

結題摘要

隨著立體視覺技術的發展和套用領域的不斷拓展，人們對立體視覺系統經濟化、微型化、輕量化的使用要求也在不斷提升，多目立體視覺系統的缺點愈加凸顯，在很多領域的套用受到不同程度的限制。本項目依託基於稜鏡的視覺測量技術優勢，通過將稜鏡的折射平面最佳化為自由曲面的方式，研究基於自由曲面稜鏡的圖像非線性畸變矯正方法、基於自由曲面稜鏡的單目立體視覺自標定算法和基於自由曲面稜鏡的單目立體視覺高精度三維重建技術，從提升成像系統性能角度簡化圖像預處理流程、擴大套用範圍並提高測量精度。在項目執行期內，項目團隊針對主要研究內容，從自由曲面稜鏡建模與求解、基於稜鏡的視覺測量算法全流程及參數最佳化和基於稜鏡的視覺測量系統套用三個方面開展合作研究與探索，構建出自由曲面稜鏡設計模型、基於稜鏡的視覺測量系統極線幾何模型、透視投影變換模型、三維重構算法等一整套系統運算流程，為該方法奠定了堅實的理論基礎；此外，項目團隊積極開展新領域的套用探索，分別在醫用內鏡、增強現實眼追蹤、3D成像與顯示以及拉曼成像等領域取得重要突破。依託該項目，項目負責人共發表相關SCI檢索期刊論文8篇，其中JCR1區論文4篇，2區論文1篇，4區論文3篇；申請國家級發明專利7項，授權國家級發明專利2項；形成相關技術文檔3篇；獲2017年度瀋陽市自然科學學術成果二等獎1項；培養碩士研究生6人。此外，依託本項目的資助，項目負責人職稱也已由講師晉升為副教授。