?雙目視覺定位是一種模仿人類雙眼視覺原理,通過兩個攝像頭(“雙目相機(jī)”)獲取物體的立體圖像,再利用三角測量原理計算物體三維坐標(biāo)的技術(shù),廣泛應(yīng)用于機(jī)器人導(dǎo)航、工業(yè)檢測、自動駕駛、虛擬現(xiàn)實(shí)等領(lǐng)域。雙目視覺定位的過程可分為 4 個關(guān)鍵步驟,環(huán)環(huán)相扣確保定位精度:
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1. 相機(jī)標(biāo)定(消除誤差)
目的:獲取兩個攝像頭的內(nèi)參(焦距、主點(diǎn)坐標(biāo)、畸變系數(shù))和外參(相對位置和姿態(tài),如基線距離、旋轉(zhuǎn)角度),消除鏡頭畸變和安裝誤差對后續(xù)計算的影響。
方法:通過拍攝已知尺寸的標(biāo)定板(如棋盤格),利用算法(如張氏標(biāo)定法)計算內(nèi)參和外參,生成校正參數(shù)。
2. 圖像校正(統(tǒng)一視角)
目的:將左右攝像頭拍攝的畸變圖像校正為 “平行對準(zhǔn)” 的無畸變圖像,使左右圖像中對應(yīng)點(diǎn)的掃描線在同一水平線上(“極線校正”),簡化后續(xù)匹配難度。
原理:利用相機(jī)標(biāo)定得到的參數(shù),通過透視變換將左右圖像投影到同一平面,確保物體在左右圖像中的對應(yīng)點(diǎn)僅在水平方向存在視差,而非任意位置。
3. 立體匹配(尋找對應(yīng)點(diǎn))
目的:在左右校正后的圖像中,找到同一物體的對應(yīng)像素點(diǎn)(“同名點(diǎn)”),計算視差 d。
挑戰(zhàn):因光照變化、物體遮擋、紋理缺失(如純色表面)等,對應(yīng)點(diǎn)匹配難度較大。
常用算法:
局部算法:基于像素鄰域信息(如塊匹配 BM、半全局匹配 SGM),速度快,適合實(shí)時場景;
全局算法:基于能量優(yōu)化(如圖割 Graph-Cut),精度高但計算量大,適合靜態(tài)場景。
4. 三維重建(計算坐標(biāo))
目的:利用視差圖和相機(jī)參數(shù),計算物體上每個點(diǎn)的三維坐標(biāo)(X, Y, Z),完成定位。
原理:根據(jù)三角測量公式,結(jié)合校正后的圖像坐標(biāo)、焦距、基線距離,將二維像素坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為三維世界坐標(biāo),最終輸出物體的位置信息(如距離相機(jī)的深度、平面坐標(biāo)等)。