雙目立體(雙目視覺三維點云獲取要學(xué)習(xí)什么知識)

1.雙目視覺三維點云獲取要學(xué)習(xí)什么知識

雙目攝像頭是利用仿生學(xué)原理，通過標定后的雙攝像頭得到同步曝光圖像，然后計算獲取的2維圖像像素點的第三維深度信息。雙目攝像頭利用視覺計算原理，可以計算出拍攝場景內(nèi)物體的3維空間位置信息，在此基礎(chǔ)上可以實現(xiàn)環(huán)境感知、體感、建模、行為識別等各種應(yīng)用。相比單目攝像頭，雙目攝像頭的功能更加豐富，可獲取依靠單目攝像頭無法準確識別的信息。

國內(nèi)這兩年有不少科技類初創(chuàng)企業(yè)都在積極布局深度攝像頭市場，其中冒出了不少做雙目視覺硬件的公司。我們公司最近因為一個項目在尋找合適的雙目硬件，幾經(jīng)對比下來，發(fā)現(xiàn)國內(nèi)居然有一款各方面參數(shù)都不錯的雙目——小覓雙目攝像頭深度版。經(jīng)過和他們公司的接觸，拿到了一款他們這個版本的內(nèi)測版，拿回來測試了之后效果還不錯，只是有些小的bug，所以準備等到他們深度版的正式量產(chǎn)后再購買。據(jù)說，這款深度版攝像頭將在今年三季度上市，“雙目+IMU”的方案本身就不錯，而且是彩色圖像輸出，可以直出深度圖，三維點云的獲取也很順暢。

2.雙目立體視覺原理最早什么時候提出的

一、雙目立體視覺原理最早始于上世紀的60年代中期提出。

分析：雙目立體視覺的開創(chuàng)性工作始于上世紀的60年代中期。美國MIT的Roberts通過從數(shù)字圖像中提取立方體、楔形體和棱柱體等簡單規(guī)則多面體的三維結(jié)構(gòu)，并對物體的形狀和空間關(guān)系進行描述，把過去的簡單二維圖像分析推廣到了復(fù)雜的三維場景，標志著立體視覺技術(shù)的誕生。

二、雙目立體視覺原理簡介：

雙目立體視覺是機器視覺的一種重要形式，是基于視差原理并利用成像設(shè)備從不同的位置獲取被測物體的兩幅圖像，通過計算圖像對應(yīng)點間的位置偏差，來獲取物體三維幾何信息的方法。

3.雙眼立體視覺檢查圖

目前國內(nèi)外對視覺研究非常重視，因為它是揭示腦奧秘的最 好途徑，而立體視覺是視覺研究中的重要課題，隨著科學(xué)技術(shù)的高度發(fā)展，越來越多的職業(yè)需高敏立體視功能，故國內(nèi)外對立體 視覺的檢測法做了很多研究，盡管如此，立體視覺產(chǎn)生機制等問 題還不是很清楚。

現(xiàn)簡單介紹幾種國內(nèi)外常用的立體視覺檢測法。1。

dolman深徑計：此法是直觀式、三維信息刺激型、遠距 離檢測法，正常值為二根垂直桿相差在3cm內(nèi)，臨床已很少應(yīng)用。2。

Titmus立體圖：依偏振光原理而制，屬圖像式，檢查時 需戴偏振光眼鏡，視差范圍400〃?40"。 該圖檢查方便，被檢者 易于理解，但準確性差，有單眼立體線索，重復(fù)性差，易記憶， 易出現(xiàn)假陽性，還有印刷質(zhì)量問題。

目前在國外此法應(yīng)用最多。3。

同視機檢查法：圖像式、遠距離法，國內(nèi)使用很廣。傳 統(tǒng)的立體視圖片只能定性，不能定量，準確性較差，不能滿足臨 床需要。

顏少明新研制的隨機點同視機立體定量圖，視差范圍800"? 60"，圖形不重復(fù)，無暗示信號，無法猜測，極易識別，還能捕 捉雙眼單視破裂點，準確測定立體視，受到國內(nèi)外的重視，國外多采用近距檢查法。遠距與近距的立體視機制的內(nèi)涵不完全相同，這里有靜態(tài)和 動態(tài)立體視的問題，現(xiàn)代研究表明，規(guī)范的立體視檢查方法必須雙相測定，二者不可偏廢，彼此不可代替。

故隨機點同視機立體圖在對立體視覺研究和臨床應(yīng)用上有更重要的意義和廣闊的前景。4。

Frisby立體板：直觀式、隨機點立體圖，不需戴偏振光 鏡或紅綠膠片鏡，視差范圍875" ~ 20"，檢查方便，但準確性較差，被檢者頭部固定不好時，易產(chǎn)生假陽性。 5。

TNO隨機點立體圖：戴紅綠眼鏡檢查，視差400"?15"， 正常值60"，此圖為測定整體視功能，有人對比了該圖與Titams 立體圖及Frisby立體板及雙桿立體測量儀，結(jié)論是測定有無立體視以該圖最好，但由于印刷質(zhì)量問題，圖片顏色與膠片不一定一 致，設(shè)計上存在暗示信號，密碼特性發(fā)揮不充分。 6。

顏氏隨機立體視覺檢查圖：該圖隨機點偽裝嚴密徹底， 項目齊全，客觀準確性好，自1985年出版以來，已在全國各地普遍使用。郭靜秋等利用三種方法進行兒童立體視銳度測定，發(fā) 現(xiàn)顏氏法及Frisby法正常值為≤60",Titmus法似以。

4.雙目立體視覺原理最早什么時候提出的

一、雙目立體視覺原理最早始于上世紀的60年代中期提出。

分析：雙目立體視覺的開創(chuàng)性工作始于上世紀的60年代中期。美國MIT的Roberts通過從數(shù)字圖像中提取立方體、楔形體和棱柱體等簡單規(guī)則多面體的三維結(jié)構(gòu)，并對物體的形狀和空間關(guān)系進行描述，把過去的簡單二維圖像分析推廣到了復(fù)雜的三維場景，標志著立體視覺技術(shù)的誕生。

二、雙目立體視覺原理簡介： 雙目立體視覺是機器視覺的一種重要形式，是基于視差原理并利用成像設(shè)備從不同的位置獲取被測物體的兩幅圖像，通過計算圖像對應(yīng)點間的位置偏差，來獲取物體三維幾何信息的方法。

5.雙目立體視覺檢測的主要步驟有哪些

與普通的圖像模板匹配不同的是，立體匹配是通過在兩幅或多幅存在視點差異、幾何畸變、灰度畸變、噪聲干擾的圖像對之間進行的，不存在任何標準模板進行匹配。

立體匹配方法一般包含以下三個問題：（1）基元的選擇，即選擇適當(dāng)?shù)膱D像特征如點、直線、相位等作為匹配基元；（2）匹配的準則，將關(guān)于物理世界的某些固有特征表示為匹配所必須遵循的若干規(guī)則，使匹配結(jié)果能真實反映景物的本來面目；（3）算法結(jié)構(gòu)，通過利用適當(dāng)?shù)臄?shù)學(xué)方法設(shè)計能正確匹配所選擇基元的穩(wěn)定算法。根據(jù)匹配基元的不同，立體視覺匹配算法目前主要分為三大類，即區(qū)域匹配、相位匹配和特征匹配：基于區(qū)域灰度的匹配算法是把一幅圖像（基準圖）中某一點的灰度鄰域作為模板，在另一幅圖像（待匹配圖）中搜索具有相同（或相似）灰度值分布的對應(yīng)點鄰域，從而實現(xiàn)兩幅圖像的匹配。

這類算法的性能取決于度量算法及搜索策略的選擇。另外，也必須考慮匹配窗口大小、形式的選擇，大窗口對于景物中存在的遮擋或圖像不光滑的情況會更多的出現(xiàn)誤匹配，小窗口則不具有足夠的灰度變化信息，不同的窗口形式對匹配信息也會有不同的影響。

因此應(yīng)該合理選取匹配區(qū)域的大小和形式來達到較好的匹配結(jié)果。相位匹配是近二十年發(fā)展起來的。

與普通的圖像模板匹配不同的是，立體匹配是通過在兩幅或多幅存在視點差異、幾何畸變、灰度畸變、噪聲干擾的圖像對之間進行的，不存在任何標準模板進行匹配。立體匹配方法一般包含以下三個問題：（1）基元的選擇，即選擇適當(dāng)?shù)膱D像特征如點、直線、相位等作為匹配基元；（2）匹配的準則，將關(guān)于物理世界的某些固有特征表示為匹配所必須遵循的若干規(guī)則，使匹配結(jié)果能真實反映景物的本來面目；（3）算法結(jié)構(gòu)，通過利用適當(dāng)?shù)臄?shù)學(xué)方法設(shè)計能正確匹配所選擇基元的穩(wěn)定算法。

根據(jù)匹配基元的不同，立體視覺匹配算法目前主要分為三大類，即區(qū)域匹配、相位匹配和特征匹配：基于區(qū)域灰度的匹配算法是把一幅圖像（基準圖）中某一點的灰度鄰域作為模板，在另一幅圖像（待匹配圖）中搜索具有相同（或相似）灰度值分布的對應(yīng)點鄰域，從而實現(xiàn)兩幅圖像的匹配。這類算法的性能取決于度量算法及搜索策略的選擇。

另外，也必須考慮匹配窗口大小、形式的選擇，大窗口對于景物中存在的遮擋或圖像不光滑的情況會更多的出現(xiàn)誤匹配，小窗口則不具有足夠的灰度變化信息，不同的窗口形式對匹配信息也會有不同的影響。因此應(yīng)該合理選取匹配區(qū)域的大小和形式來達到較好的匹配結(jié)果。

相位匹配是近二十年發(fā)展起來的一種匹配算法，相位作為匹配基元，即認為圖像對中的對應(yīng)點局部相位是一致的。最常用的相位匹配算法有相位相關(guān)法和相位差——頻率法，雖然該方法是一種性能穩(wěn)定、具有較強的抗輻射抗透視畸變能力、簡單高效、能得到稠密視差圖的特征匹配方法。

但是，當(dāng)局部結(jié)構(gòu)存在的假設(shè)不成立時，相位匹配算法因帶通輸出信號的幅度太低而失去有效性，也就是通常提到的相位奇點問題，在相位奇點附近，相位信息對位置和頻率的變化極為敏感，因此用這些像素所確定的相位差異來衡量匹配誤差將導(dǎo)致極不可靠的結(jié)果。此外，相位匹配算法的收斂范圍與帶通濾波器的波長有關(guān)，通常要考慮相位卷繞，在用相位差進行視差計算時，由于所采用的相位只是原信號某一帶通條件下的相位，故視差估計只能限制在某一限定范圍之內(nèi)，隨視差范圍的增大，其精確性會有所下降。

基于特征的圖像匹配方法是目前最常用的方法之一，由于它能夠?qū)φ麄€圖像進行的各種分析轉(zhuǎn)化為對圖像特征（特征點、特征曲線等）的分析的優(yōu)點，從而大大減小了圖像處理過程的計算量，對灰度變化、圖像變形、噪音污染以及景物遮擋等都有較好的適應(yīng)能力?；谔卣鞯钠ヅ浞椒ㄊ菫槭蛊ヅ溥^程滿足一定的抗噪能力且減少歧義性問題而提出來的。

與基于區(qū)域的匹配方法不同，基于特征的匹配方法是有選擇地匹配能表示景物自身特性的特征，通過更多地強調(diào)空間景物的結(jié)構(gòu)信息來解決匹配歧義性問題。這類方法將匹配的搜索范圍限制在一系列稀疏的特征上。

利用特征間的距離作為度量手段，具有最小距離的特征對就是最相近的特征對，也就是匹配對。特征間的距離度量有最大最小距離、歐氏距離等。

特征點匹配算法嚴格意義上可以分成特征提取、特征匹配和消除不良匹配點三步。特征匹配不直接依賴于灰度，具有較強的抗干擾性。

該類方法首先從待匹配的圖像中提取特征，用相似性度量和一些約束條件確定幾何變換，最后將該變換作用于待匹配圖像。匹配中常用的特征基元有角點、邊緣、輪廓、直線、顏色、紋理等。

同時，特征匹配算法也同樣地存在著一些不足，主要表現(xiàn)為：（l）特征在圖像中的稀疏性決定了特征匹配只能得到稀疏的視差場，要獲得密集的視差場必須通過使用插值的過程，插值過程通常較為復(fù)雜。（2）特征的提取和定位的準確與否直接影響特征匹配結(jié)果的精確度。

（3）由于其應(yīng)用場合的局限性，特征匹配往往適用于具有特征信息顯著的環(huán)境中，在缺少顯著主導(dǎo)特征環(huán)境中該方法有很大困難。總之，特征匹配基元包含了算法編程上的靈活性。

6.關(guān)于眼睛的一些經(jīng)典的小知識

眼，視覺器官。亦稱眼睛、目、招子，是大部分動物接收光線并在大腦形成影像的器官。對于人類來說，它是視覺器官，最重要的感覺器官之一。眼是一個非常精細的器官，可以在不同的環(huán)境下對自己 的具體形態(tài)進行改變，使得人類在復(fù)雜的環(huán)境中獲取正確的信息。

最簡單的眼睛結(jié)構(gòu)可以探測周圍環(huán)境的明暗，更復(fù)雜的眼睛結(jié)構(gòu)可以提供視覺（復(fù)眼通常在節(jié)肢動物，例如昆蟲中發(fā)現(xiàn)，通常有很多簡單的小眼面組成，并產(chǎn)生一個影像）。

在很多脊椎動物和一些軟體動物中，眼睛通過把光投射到對光敏感的視網(wǎng)膜成像，在那里，光線被接收并轉(zhuǎn)化成信號并通過視神經(jīng)傳遞到腦部。通常眼睛是球狀的，當(dāng)中充滿透明的凝膠狀的物質(zhì)，有一個聚焦用的晶狀體，通常還有一個可以控制進入眼睛光線多少的虹膜。

而且，人眼睛的顏色取決于虹膜。

7.雙目立體視覺重構(gòu)三維空間點時候,如何考慮畸變因素

人類的空間知覺系由兩種因素所組成。一種并不是人體固有的，它是由過去的實踐經(jīng)驗所形成的一種空間判斷能力。另一種，是人體固有的本能，它是由于兩眼視網(wǎng)膜像的輕度差異所導(dǎo)致的立體感覺。前者可以由單獨一只眼去實現(xiàn)，而后者要靠兩眼的聯(lián)合作用去完成。再者，正常的雙眼空間定位是根據(jù)兩眼的正常像差所形成，當(dāng)兩眼的像差超過了正常范圍，必然地要發(fā)生錯誤的空間定位，因而導(dǎo)致所處環(huán)境中各種物貌的改變。

兩眼對著圖中的 F 點注視時，兩眼單視圖上的兩個物體 A 和 B 在兩眼視網(wǎng)膜的對應(yīng)點處結(jié)成像點為 a 和 b ，如把水平性等像透鏡放在右眼之前，使右眼所成的像均沿著水平子午線放大，則原來的 AB ，在右眼看來變?yōu)?A 1 B 1 。右眼視網(wǎng)膜上的像亦由 ab 變?yōu)?a ′ b ′ ，但左眼者不變。因為能夠同時刺激左眼 a 點和右眼 a ′ 點的物體只有 c 點，因而被試者感到 A 點向 C 點移近。又因為能夠同時刺激左眼 b 點和右眼 b ′ 點的物體只有 D 點，因而感到 F 點向 D 點后退。由于物像在視網(wǎng)膜上的水平差異，因而產(chǎn)生外界實體的畸變，使圖中的 AB 平面以 F 為固定點向 CD 的位置旋轉(zhuǎn)。

假若被試者右眼戴著等像透鏡，觀察正前方的兩條大小相同、距離相等的豎立著的棍子，會感到右側(cè)的要粗大些，并且距離要遠些。整個視野的物體部是右半較大些。一個平的桌面變得右側(cè)向下，左側(cè)向上偏斜。受試者所處的地平面也發(fā)生同樣的偏斜，好像在一個斜坡上走動。如果觀察人臉，也是右側(cè)大些.成為不對稱的怪樣子：正方形的物體都成為不規(guī)則的四邊形，圓形成為卵圓形。如果這個試驗繼續(xù)一段相當(dāng)長的時間，這些不常見的怪現(xiàn)象會慢慢地消失。 Burian 于 1943 年的實驗證實，如果戴著這種鏡子堅持 3~4d ，并且生活在熟悉的環(huán)境中，上述的畸變就可完全消失。但是如果把他領(lǐng)進—個參照景物較少的生疏環(huán)境中上述視畸變又會再次出現(xiàn)。

從上面的試驗不難看出，盡管兩眼空間視覺的最基本條件：正常范圍的雙眼像差受到影響，但仍可用視覺心理的因素予以糾正。這種糾正首先是靠實踐，也就是除了視覺以外的其他感覺器官，如手、足等，直接與外界物體的接觸，還有大腦的高級神經(jīng)活動的興奮和抑制作用的互相協(xié)調(diào)。既要實踐，就要時間，所需時間的長短，與被糾正的難易程度和各人的神經(jīng)體質(zhì)、精神狀態(tài)有很大關(guān)系。因此，如果兩眼像差不很明顯，在正常情況下并不顯現(xiàn)癥狀，但當(dāng)身體暫時虛弱，精神沮喪，或者高空飛行員，由于客觀環(huán)境的改變，部可以保高空缺氧時，隱性斜視變?yōu)轱@性斜視—樣，導(dǎo)致像不等癥狀的出現(xiàn)。