【计算机视觉】 完全基于opencv的双目景深与测距的实现
来源:互联网 发布:iphone7plus实用软件 编辑:程序博客网 时间:2024/04/27 18:26
转载 Joe_quan的
http://blog.csdn.net/hysteric314/article/details/50456570?locationNum=3&fps=1
目录
- 目录
- 说明
- 双目测距原理
- opencv实现双目测距的原理
- 双目测距代码说明
- 双目测距的代码和实现
- 接下来
1 说明
怕以后忘了,现在总结一下前一段时间一直在弄的,有关双目视觉的东西。
双目视觉的原理网上有很多,我只简单记录一下我对于这个的理解。
具体的实现主要是参考大神的博客:
http://blog.csdn.net/chenyusiyuan/article/list/1
和这两篇博文:
http://blog.csdn.net/sunanger_wang/article/details/7744015
http://blog.csdn.net/scyscyao/article/details/5443341
运行环境:
1.windows10
2.opencv 2.4.9
3.visual studio 2013
4.两颗微软HD-3000摄像头
2 双目测距原理
先说一下自己对双目视觉实现原理的理解,不保证都是正确的:
首先就是这个经典的图:
这个图简单的说明了双目测距的基本原理,就是想方设法求出距离Z。
右下角Z的那个等式右边的参数中:
f是每个摄像头自己的焦距,也就是传感器到镜头之间的距离。
T是两个摄像头的镜头之间的距离,这些都是确定的。
d是不确定的,d是一个物体在分别两个传感器上所成的像,也就是xl和xr之间的距离,是个变量。
所以为了得出距离,每次就需要获得d的值,之后根据相似三角形原理就可以求出Z。
现在问题来了,为什么上面那个图,摄像头的传感器和镜头位置是反的呢?
看这个图:
为了数学上的处理方便,研究人员通常习惯采用虚拟平面V来替代成像平面I,其中虚拟平面V位于焦距平面F与物体之间,与成像平面关于焦点平面对称。
3 opencv实现双目测距的原理
上面就是双目视觉的简单原理介绍,公式什么的不想往上写了,跟实现什么的也没多大关系。
原理归原理,用opencv实现双目视觉的时候就是又一码事了。
在opencv上实现双目测距主要步骤是:
1.双目校正和标定,获得摄像头的参数矩阵:
进行标定得出俩摄像头的参数矩阵
cvStereoRectify 执行双目校正
initUndistortRectifyMap 分别生成两个图像校正所需的像素映射矩阵
cvremap 分别对两个图像进行校正
2.立体匹配,获得视差图:
stereoBM生成视差图
预处理: 图像归一化,减少亮度差别,增强纹理
匹配过程: 滑动sad窗口,沿着水平线进行匹配搜索,由于校正后左右图片平行,左图的特征可以在右图对应行找到最佳匹配
再过滤: 去除坏的匹配点 通过uniquenessratio
输出视差图disparity:如果左右匹配点比较稠密,匹配点多,得到的图像与原图相似度比较大, 如果匹配点比较稀疏,得到的点与原图 相似度比较小
3.得出测距:
把生成的视差图输入 reprojectImageTo3D()函数,生成3D点云,3D点云中保存有2D图像的三维坐标,再读出每帧图像的三维坐标中的z轴的值,就得出了距离数据。
4 双目测距代码说明
我的这个双目程序写是很简单和普通,部分关键代码借鉴了大神的代码,其实说是代码其实只不过是某些opencv函数的使用方式而已,在大体上还是有很大的不同:
首先大神的程序整个都是基于MFC的,这样做的话如果你想移植到arm板子上或是linux系统上就会很麻烦,所以我把整个程序包括图像显示,视差图显示,距离显示等都完全使用opencv的函数来实现。
再者,在大神的程序中输出距离的方式,我的理解是,首先得检测到最近的物体的轮廓,然后在三维点云中提取出这个轮廓的距离坐标。但是实现起来不是很理想,如果视差图的质量不高,根本检测不到轮廓,不会触发这个函数,更别提距离了。所以在我的程序中,得出距离的方式是用鼠标点视差图的某个点,就会显示这个点的距离,不过至今距离信息也不是很准确,有可能是一些参数没弄好。
需要说明的是,对于两个摄像头来说,他们之间参数矩阵只有一个(如果两摄像头间相对位置不变的话),所以定标过程只需要一次即可。所以我的程序并没有弄标定的东西(嫌麻烦),而是从外部读取calib_paras.xml这个参数文件,这个文件可以通过大神的代码来定标然后生成出来,还应该可以从matlab的标定工具箱来生成(下面的链接),不过我没弄(matlab生成出的参数数据不知道怎么用)。
http://www.vision.caltech.edu/bouguetj/calib_doc/
5 双目测距的代码和实现
我的这个程序只负责打开摄像头,显示图像,生成视差图,显示视差图,求出点云,得出距离,显示距离。
也就是说他是在标定过程之后开始的,程序里没有摄像头定标的过程和函数,所以要正确运行是需要calib_paras.xml这个文件的,也就是标定后得出的参数文件,可以通过运行大神的代码定标后生成。
而且为了保证你能正确成功的运行,最好确保你的电脑能运行的了大神的程序(地址如下)。
https://github.com/yuhuazou/StereoVision
我的程序:
- 1
- 2
- 3
- 4
- 5
- 6
- 7
- 8
- 9
- 10
- 11
- 12
- 13
- 14
- 15
- 16
- 17
- 18
- 19
- 20
- 21
- 22
- 23
- 24
- 25
- 26
- 27
- 28
- 29
- 30
- 31
- 32
- 33
- 34
- 35
- 36
- 37
- 38
- 39
- 40
- 41
- 42
- 43
- 44
- 45
- 46
- 47
- 48
- 49
- 50
- 51
- 52
- 53
- 54
- 55
- 56
- 57
- 58
- 59
- 60
- 61
- 62
- 63
- 64
- 65
- 66
- 67
- 68
- 69
- 70
- 71
- 72
- 73
- 74
- 75
- 76
- 77
- 78
- 79
- 80
- 81
- 82
- 83
- 84
- 85
- 86
- 87
- 88
- 89
- 90
- 91
- 92
- 93
- 94
- 95
- 96
- 97
- 98
- 99
- 100
- 101
- 102
- 103
- 104
- 105
- 106
- 107
- 108
- 109
- 110
- 111
- 112
- 113
- 114
- 115
- 116
- 117
- 118
- 119
- 120
- 121
- 122
- 123
- 124
- 125
- 126
- 127
- 128
- 129
- 130
- 131
- 132
- 133
- 134
- 135
- 136
- 137
- 138
- 139
- 140
- 141
- 142
- 143
- 144
- 145
- 146
- 147
- 148
- 149
- 150
- 151
- 152
- 153
- 154
- 155
- 156
- 157
- 158
- 159
- 160
- 161
- 162
- 163
- 164
- 165
- 166
- 167
- 168
- 169
- 170
- 171
- 172
- 173
- 174
- 175
- 176
- 177
- 178
- 179
- 180
- 181
- 182
- 183
- 184
- 185
- 186
- 187
- 188
- 189
- 190
- 191
- 192
- 193
- 194
- 195
- 196
- 197
- 198
- 199
- 200
- 201
- 202
- 203
- 204
- 205
- 206
- 207
- 208
- 209
- 210
- 211
- 212
- 213
- 214
- 215
- 216
- 217
- 218
- 219
- 220
- 221
- 222
- 223
- 224
- 225
- 226
- 227
- 228
- 229
- 230
- 231
- 232
- 233
- 234
- 235
- 236
- 237
- 238
- 239
- 240
- 241
- 242
- 243
- 244
- 245
- 246
- 247
- 248
- 249
- 250
- 251
- 252
- 253
- 254
- 255
- 256
- 257
- 258
- 259
- 260
- 261
- 262
- 263
- 264
- 265
- 266
- 267
- 268
- 269
- 270
- 271
- 272
- 273
- 274
- 275
- 276
- 277
- 278
- 279
- 280
- 281
- 282
- 283
- 284
- 285
- 286
- 287
- 288
- 289
- 290
- 291
- 292
- 293
- 294
- 295
- 296
- 297
- 298
- 299
- 300
- 301
- 302
- 303
- 304
- 305
- 306
- 307
- 308
- 309
- 310
- 311
- 312
- 313
- 314
- 315
- 316
- 317
- 318
- 319
- 320
- 321
- 322
- 323
- 324
- 325
- 326
- 327
- 328
- 329
- 330
- 331
- 332
- 333
- 334
- 335
- 336
- 337
- 338
- 339
- 340
- 341
- 342
- 343
- 344
- 345
- 346
- 347
- 348
- 349
- 350
- 351
- 352
- 353
- 354
- 355
- 356
- 357
- 358
- 359
- 360
- 361
- 362
- 363
- 364
- 365
- 366
- 367
- 368
- 369
- 370
- 371
- 372
- 373
- 374
- 375
- 376
- 377
- 378
- 379
- 380
- 381
- 382
- 383
- 384
- 385
- 386
- 387
- 388
- 389
- 390
- 391
- 392
- 393
- 394
- 395
- 396
- 397
- 398
- 399
- 400
- 401
- 402
- 403
- 404
- 405
- 406
- 407
- 408
- 409
- 410
- 411
- 412
- 413
- 414
- 415
- 416
- 417
- 418
- 419
- 420
- 421
- 422
- 423
- 424
- 425
- 426
- 427
- 428
- 429
- 430
- 431
- 432
- 433
- 434
- 435
- 436
- 437
- 438
- 439
- 440
- 1
- 2
- 3
- 4
- 5
- 6
- 7
- 8
- 9
- 10
- 11
- 12
- 13
- 14
- 15
- 16
- 17
- 18
- 19
- 20
- 21
- 22
- 23
- 24
- 25
- 26
- 27
- 28
- 29
- 30
- 31
- 32
- 33
- 34
- 35
- 36
- 37
- 38
- 39
- 40
- 41
- 42
- 43
- 44
- 45
- 46
- 47
- 48
- 49
- 50
- 51
- 52
- 53
- 54
- 55
- 56
- 57
- 58
- 59
- 60
- 61
- 62
- 63
- 64
- 65
- 66
- 67
- 68
- 69
- 70
- 71
- 72
- 73
- 74
- 75
- 76
- 77
- 78
- 79
- 80
- 81
- 82
- 83
- 84
- 85
- 86
- 87
- 88
- 89
- 90
- 91
- 92
- 93
- 94
- 95
- 96
- 97
- 98
- 99
- 100
- 101
- 102
- 103
- 104
- 105
- 106
- 107
- 108
- 109
- 110
- 111
- 112
- 113
- 114
- 115
- 116
- 117
- 118
- 119
- 120
- 121
- 122
- 123
- 124
- 125
- 126
- 127
- 128
- 129
- 130
- 131
- 132
- 133
- 134
- 135
- 136
- 137
- 138
- 139
- 140
- 141
- 142
- 143
- 144
- 145
- 146
- 147
- 148
- 149
- 150
- 151
- 152
- 153
- 154
- 155
- 156
- 157
- 158
- 159
- 160
- 161
- 162
- 163
- 164
- 165
- 166
- 167
- 168
- 169
- 170
- 171
- 172
- 173
- 174
- 175
- 176
- 177
- 178
- 179
- 180
- 181
- 182
- 183
- 184
- 185
- 186
- 187
- 188
- 189
- 190
- 191
- 192
- 193
- 194
- 195
- 196
- 197
- 198
- 199
- 200
- 201
- 202
- 203
- 204
- 205
- 206
- 207
- 208
- 209
- 210
- 211
- 212
- 213
- 214
- 215
- 216
- 217
- 218
- 219
- 220
- 221
- 222
- 223
- 224
- 225
- 226
- 227
- 228
- 229
- 230
- 231
- 232
- 233
- 234
- 235
- 236
- 237
- 238
- 239
- 240
- 241
- 242
- 243
- 244
- 245
- 246
- 247
- 248
- 249
- 250
- 251
- 252
- 253
- 254
- 255
- 256
- 257
- 258
- 259
- 260
- 261
- 262
- 263
- 264
- 265
- 266
- 267
- 268
- 269
- 270
- 271
- 272
- 273
- 274
- 275
- 276
- 277
- 278
- 279
- 280
- 281
- 282
- 283
- 284
- 285
- 286
- 287
- 288
- 289
- 290
- 291
- 292
- 293
- 294
- 295
- 296
- 297
- 298
- 299
- 300
- 301
- 302
- 303
- 304
- 305
- 306
- 307
- 308
- 309
- 310
- 311
- 312
- 313
- 314
- 315
- 316
- 317
- 318
- 319
- 320
- 321
- 322
- 323
- 324
- 325
- 326
- 327
- 328
- 329
- 330
- 331
- 332
- 333
- 334
- 335
- 336
- 337
- 338
- 339
- 340
- 341
- 342
- 343
- 344
- 345
- 346
- 347
- 348
- 349
- 350
- 351
- 352
- 353
- 354
- 355
- 356
- 357
- 358
- 359
- 360
- 361
- 362
- 363
- 364
- 365
- 366
- 367
- 368
- 369
- 370
- 371
- 372
- 373
- 374
- 375
- 376
- 377
- 378
- 379
- 380
- 381
- 382
- 383
- 384
- 385
- 386
- 387
- 388
- 389
- 390
- 391
- 392
- 393
- 394
- 395
- 396
- 397
- 398
- 399
- 400
- 401
- 402
- 403
- 404
- 405
- 406
- 407
- 408
- 409
- 410
- 411
- 412
- 413
- 414
- 415
- 416
- 417
- 418
- 419
- 420
- 421
- 422
- 423
- 424
- 425
- 426
- 427
- 428
- 429
- 430
- 431
- 432
- 433
- 434
- 435
- 436
- 437
- 438
- 439
- 440
我的使用的双目摄像头
正面照片
程序跑出来的效果截图
截图中分别是左右摄像头的图像,距离显示,和视差图显示。
能看出视差图不是很准,首先是因为参数没时间仔细调,再关键是总是有人来动我的摄像头,花了半天时间来标定好,别人拿手一掰一碰,俩摄像头相对位置就又变了,前面标定的工作全白费,后来索性就不管了。
视差图不准,距离信息也肯定不是很准,大多数情况是16000,上面的图里用鼠标点视差图中红色那一条,距离显示中首先会输出该点的x,y坐标,然后就是该点的距离坐标,也就是这个点z轴的值。
总体来说就是还得调。
6 接下来
以上就差不多是前段时间弄的东西,本打算把双目测距移植到NVIDIA jetson tk1上看看效果,不过没弄完,目前进程是:上面的代码已经可以在tk1上编译成功了,就是死活运行不了,我怀疑是tk那个板子是不是不支持打开和显示俩摄像头,这个问题花点时间我觉得应该是可以解决的,不过现在弄别的东西了,也懒得查了。
- 【计算机视觉】 完全基于opencv的双目景深与测距的实现
- 【opencv学习】完全基于opencv的双目景深与测距的实现
- 【opencv学习】完全基于opencv的双目景深与测距的实现
- 【opencv学习】完全基于opencv的双目景深与测距的实现
- OpenCV+MFC的双目视觉测距与景深实现之问题探讨
- OpenCV学习笔记(11)OpenCV+MFC的双目视觉测距与景深实现 之 问题探讨
- OpenCV学习笔记(11)OpenCV+MFC的双目视觉测距与景深实现 之 问题探讨
- 基于OpenCV的双目测距系统实现
- 双目测距原理与基于opencv的简单实现
- opencv实现双目视觉测距
- 双目测距与三维重建的OpenCV实现问题集锦(一)双目定标与双目校正
- 双目测距与三维重建的OpenCV实现问题集锦(二)双目定标与双目校正
- 双目测距与三维重建的OpenCV实现问题集锦(二)双目定标与双目校正
- opencv双目测距的简单代码实现
- 双目测距与三维重建的OpenCV…
- 双目测距的实现
- 【OpenCV】基于OpenCV的双目视觉测试
- 【OpenCV】基于OpenCV的双目视觉测试
- 实现一键关屏功能
- Shuffle'm Up POJ
- Leetcode(10)
- JSP基础语法2
- 日常代码错误
- 【计算机视觉】 完全基于opencv的双目景深与测距的实现
- IP数据包的传输全过程详解—数据是如何在tcp/ip各层封
- CPU卡设计实例及程序设计(二十七)外部认证,卡和ESAM通用
- js实现检查两个div是否有碰撞
- 09---socket编程
- 0507 #4 NYISTOJ ASCII码排序
- H5 面试中会遇到的技术问题
- 微信小程序官方横向滚动tab
- JQmobile实现的订餐webAPP