视觉提供了大量丰富的空间信息,基于双目系统的三维视觉作为计算机视觉发展的重头戏,越来越多的科技研发都在开拓与融合这一先进领域。利用双目视觉技术分析环境信息来处理客观世界,从任意角度快速实现虚拟现实中的场景刻画,具有低成本、过程简易且准确性高的特点。本文采用双目立体视觉方法,经过摄像机标定、立体匹配和三维重构等技术,仿照人类的视觉原理还原实际空间目标的真实面貌。同时,针对核心技术的问题设计相应的改进方案。主要工作如下:(1)根据摄像机成像原理利用张正友法标定摄像机模型。首先选择实验设备,构建合适的棋盘格标定物并拍摄图像,通过单目标定得到两个摄像头各自的最优内部参数;再依据两摄像头位姿参数信息计算双目摄相机之间的外部参数,将外部参数变换后引入立体校正获取平行双目系统。(2)对当前立体匹配的方法充分分析,构思一种改进基于特征的立体匹配算法。在匹配前通过线性对比度展宽的预处理方式改善图像质量,增强视差不连续与纹理薄弱区域的匹配效果;利用特征匹配方法取得基础的种子数据,融和区域生长算法进行稠密化来弥补特征信息稀疏的缺陷,同时辅以视差连续性约束与极线约束准则提高准确性和效率,根据匹配代价的计算特点配合积分图简化相似性计算;此外,为了使视差更加精确稠密,引入亚像素拟合、加权中值滤波和邻域视差估计的方法进行精细化处理。经过大量实验验证了改进算法的可行性,并得到效果更显著的视差结果。(3)整体表面的三维视觉重构。视差数据通过三角化方法计算三维坐标值,将彩色图像中每个点的颜色信息进行分解并融入对应点云中,利用PCL点云库建立带有真实色彩的四维空间点云图像;对于点云中出现的离群点等错误数据,将半径滤波器作为点云的优化方法进行修正,最终得到效果更好的三维视觉图像。