基于双目视觉的目标定位研究(2)
4.2 立体匹配及目标定位
标定完成后,在同样的拍摄环境下拍摄一段视频,选择视频中的行人为定位目标,对左摄像机中的行人进行目标跟踪,并选取跟踪算法中的目标区域为模板,采用基于灰度相关性的立体匹配算法,在右摄像机中对同一行人进行目标匹配。同时在匹配正确的情况下,记录目标在定点的图像坐标值,并计算其深度信息,以实现目标定位。
软件平台采用VS2005,基于C++语言进行编程,具体算法步骤如下:
(1)采集左右图像,对图像进行预处理;(2)在左图像中对目标进行跟踪,并确定模板区域,利用文章算法在右图像中与待测区域进行比较,比较值满足阈值相似性条件认为是匹配点;(3)若是比较值不满足阈值相似性条件,则移动同一极线上的待测区域中心点,重复步骤(2);(4)记录在定点处目标的坐标值利用式(2),计算出相应的深度信息。
立体匹配的实验结果如图4所示。
图4中,为视频中第100帧的立体匹配情况,其中左图中的的目标区域是由跟踪算法确定的,右图中的目标区域是由立体匹配算法确定的,从试验结果可以看出,右图的立体匹配比较准确。
为了检验文中目标定位的准确性,在视频拍摄之前选定了若干行走路线上的确定点,并手工测量了其深度值。在双目视觉的目标定位算法实验中,以行人到摄像机拍摄平面的距离为实际深度,算法实验得到的相应确定点的深度数据与手工测量的深度数据如表2所示。
表2中1号数据对应图4。由表2中的数据计算得到的平均相对误差为1.95%,可以看出采用双目视觉方法的运动目标定位是可以实现的,定位精度能够满足一般要求。
对实验过程进行分析,发现误差产生原因主要有以下两个方面:
(1)在计算深度的过程中使用的某些数据,如焦距f,像素点实际对应尺寸等存在误差,导致深度计算中出现二次误差;
(2)由于立体匹配算法本身存在缺陷,导致匹配的图像坐标产生误差,最终对深度信息造成影响。
针对上述原因造成的误差,文章提出一些改进的建议:
(1)对最终的深度计算结果进行参数补偿,以减小绝对误差;
(2)在立体匹配过程中,选取匹配图像前后的多帧图像,分别进行匹配并及计算深度,取平均值作为该帧目标的深度;
(3)改进立体匹配算法,使之能够更好地应用于运动目标系统。
5 结束语
运动目标的位置确定是计算机视觉领域的重要研究内容,文章首先对双目视觉的基本原理进行介绍,然后深入研究了双目视觉关键技术中的摄像机标定和立体匹配方法,采用传统标定方法及基于灰度相关性的立体匹配算法,设计了双目标定及目标定位实验,实验结果表明,文中采用的算法能够实现一般应用需求中的运动目标的定位问题。
参考文献
[1]马颂德,张正友.计算机视觉-计算理论与算法基础[M].北京:科学出版社,1998.
[2]颜卓.基于双目视觉的运动物体检测系统研究[D].沈阳:沈阳大学,2012.
[3]Gary Bradski,Adrian Kaehler.学习OpenCV[M].北京:清华大学出版社,2009.
[4]时洪光.基于双目视觉的运动目标定位研究[D].青岛:青岛大学,2010.
[5]王逸林.基于区域匹配算法的双目立体匹配技术的研究[D].大连:大连海事学院,2012.
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