机器人用双目视觉的深度信息提取

李小艳 杨帅 刘玥 管红梅

摘   要：机器人用双目立体视觉是从两个角度观察同一个景物，以获取不同视角下的感知图像，通过成像几何原理计算图像像素之间的位置偏差来获取景物的三维信息。双目立体视觉系统包括，双目摄像机标定，特征提取以及特征匹配，本文提出一种伪彩色方法表示出物体的深度信息，不同的颜色代表不同的深度信息，实现了深度信息的有效识别。

关键词：机器人  双目立体视觉  伪彩色  深度信息

中图分类号：TP391                                 文献标识码：A                        文章编号：1674-098X（2019）08（a）-0149-02

1  双目摄像机标定

双目摄像机标定是机器人用雙目视觉系统重要的部分，标定的结果严重影响目标深度信息的精度。本文使用基于Matlab摄像机标定工具箱的双目系统的标定，实现了摄像机的参数以及旋转和平移向量的标定，还原出了在3D世界中，双目摄像机与标定板之间的位置关系。

2  特征提取及深度信息匹配

机器人想要通过若干幅图像来获取目标的三维坐标。机器人用双目视觉技术中更为重要的工作是对图像执行匹配，首先明确物体在左右图像的相互匹配的点，然后获得每一点视差以及深度信息。

图像中的任一像素点的x坐标和y坐标都是己知的，右图中某像素点的坐标为，左图中的对应的匹配像素点x的坐标为（因为是匹配像素对，根据极线约束，它们的坐标是相同的），我们的目的是根据此像素坐标，求出它们所对应的空间Z坐标，即深度信息。理论表明，深度与视差之间存在着几何关系，下面利用图1给出详细的推导。视差表示匹配像素点的横坐标之差，记为。

由图2可知，视差图与伪彩色一一对应。距离为0.59m时，呈现红色，距离为0.87m时，呈现黄色，距离为1.46m时，呈现蓝色。

当机器人双目视觉系统基线和焦距一定时，深度信息与视差成反比。由图2.2（a～c）我们能够清晰的看到，在0.59m～0.69m之间，视差图呈红色，在0.69～0.87区间内，视差图呈现黄色，在大于0.87m以后，视差图呈绿色。在经过反复试验我们发现，当深度Z小于0.59m时，箱体图片不能生成视差图，是摄像机不能识别的区域;当深度Z在0.60m～0.70m之间，视差图效果较好，我们能清晰地看出箱体正面的轮廓，在0.69m时，视差图的效果最好;在0.87m以后，视差图轮廓渐渐减小，视差图的匹配效果不佳。综上，视差与深度信息的对应关系正符合我们推导出来的式子。

3  结语

本文实现了用伪彩色表示机器人双目视觉系统获取目标的深度信息，对机器人的进一步决策具有重要意义。

参考文献

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