数字图像处理：第十九章 立体视觉
第十九章 立體視覺
目錄
1.??? 引言
2.??? 雙目立體視覺(BinocularStereo Vision)
2.1 雙目立體視覺模型
2.2 匹配基元
2.3 匹配算法
2.4 雙目立體視覺系統(tǒng)
3.??? 結(jié)構(gòu)光方法(StructuredLight)
4.??? 激光雷達(dá)與程距數(shù)據(jù)(Range Data)處理
5.??? 視覺臨場感系統(tǒng)
作業(yè)
1. 引言
??? 立體視覺是計算機(jī)視覺領(lǐng)域的一個重要課題，它的目的在于重構(gòu)場景的三維幾何信息。立體視覺的研究具有重要的應(yīng)用價值，其應(yīng)用包括移動機(jī)器人的自主導(dǎo)航系統(tǒng)，航空及遙感測量，工業(yè)自動化系統(tǒng)等。
??? 一般而言，立體視覺的研究有如下三類方法:
(1) 直接利用測距器（如激光測距儀）獲得程距（range data）信息，建立三維描述的方法;
(2) 僅利用一幅圖象所提供的信息推斷三維形狀的方法;
(3) 利用不同視點上的，也許是不同時間拍攝的，兩幅或更多幅圖象提供的信息重構(gòu)三維結(jié)構(gòu)的方法。
??? 第一類方法，也就是程距法(range data method)，根據(jù)已知的深度圖，用數(shù)值逼近的方法重建表面信息，根據(jù)模型建立場景中的物體描述，實現(xiàn)圖象理解功能。這是一種主動方式的立體視覺方法，其深度圖是由測距器(rangefinders)獲得的，如結(jié)構(gòu)光(structured light)、激光測距器(laser range finders) 等其他主動傳感技術(shù) (activesensing techniques)。這類方法適用于嚴(yán)格控制下的環(huán)境(tightly controlled domains)，如工業(yè)自動化的應(yīng)用方面。
??? 第二類方法，依據(jù)光學(xué)成象的透視原理及統(tǒng)計假設(shè)，根據(jù)場景中灰度變化導(dǎo)出物體輪廓及表面，由影到形(shapefrom shading)，從而推斷場景中的物體。線條圖的理解就是這樣的一個典型問題，曾經(jīng)引起了普遍的重視而成為計算機(jī)視覺研究領(lǐng)域的一個焦點，由此產(chǎn)生了各種各樣的線條標(biāo)注法。這種方法的結(jié)果是定性的，不能確定位置等定量信息，該方法由于受到單一圖象所能提供信息的局限性，存在難以克服的困難。
??? 第三類方法，利用多幅圖象來恢復(fù)三維信息的方法，它是被動方式的。根據(jù)圖象獲取方式的區(qū)別又可以劃分成普通立體視覺和通常所稱的光流(opticalflow)兩大類。普通立體視覺研究的是由兩攝像機(jī)同時拍攝下的兩幅圖象，而光流法中研究的是單個攝像機(jī)沿任一軌道運動時順序拍下的兩幅或更多幅圖象。前者可以看作后者的一個特例，它們具有相同的幾何構(gòu)形，研究方法具有共同點。雙目立體視覺是它的一個特例。
??? 立體視覺的研究由如下幾部分組成:
(1) 圖象獲取 (image acquisition),
??? 用作立體視覺研究的圖象的獲取方法是多種多樣的，在時間、視點、方向上有很大的變動范圍，直接受所應(yīng)用領(lǐng)域的影響。立體視覺的研究主要集中在三個應(yīng)用領(lǐng)域中，即自動測繪中的航空圖片的解釋，自主車的導(dǎo)引及避障，人類立體視覺的功能模擬。不同的應(yīng)用領(lǐng)域涉及不同類的景物，就場景特征的區(qū)別來分，可以劃分成兩大類，一類是含有文明特征(culturalfeatures)的景物，如建筑、道路等; 另一類是含有自然特征的景物和表面(natural objects and surfaces)， 如山、水、平原及樹木等。不同類的景物的圖象處理方法大不相同，各有其特殊性。
總之，與圖象獲取相關(guān)的主要因素可歸納如下:
(a) 場景領(lǐng)域 (scene domain)，
(b) 計時 (timing)，
(c) 時間（照明和陰影）(time of day (lighting and presenceofshadows))，
(d) 成像形態(tài)（包括特殊的遮蓋）(photometry (including special coverage)),
(e) 分辨率 (resolution),
(f) 視野 (field of view),
(g) 攝像機(jī)的相對位置 (relative camera positioning).
場景的復(fù)雜程度受如下因素的影響:
(a) 遮掩 (occlusion),
(b) 人工物體（直的邊界,平的表面) (man-made objects (straight edge, flatsurfaces)),
(c) 均勻的紋理區(qū)域 (smoothly textured areas),
(d) 含有重復(fù)結(jié)構(gòu)的區(qū)域 (areas containing repetitive structure)。
(2) 攝像機(jī)模型 (camera modeling),
??? 攝像機(jī)模型就是對立體攝像機(jī)組的重要的幾何與物理特征的表示形式，它作為一個計算模型，根據(jù)對應(yīng)點的視差信息，用于計算對應(yīng)點所代表的空間點的位置。攝像機(jī)模型除了提供圖象上對應(yīng)點空間與實際場景空間之間的映射關(guān)系外，還可以用于約束尋找對應(yīng)點時的搜索空間，從而降低匹配算法的復(fù)雜性，減小誤匹配率。
(3) 特征抽取 (feature acquisition),
??? 幾乎是同一灰度的沒有特征的區(qū)域是難以找到可靠匹配的，因而，絕大部分計算機(jī)視覺中的工作都包括某種形式的特征抽取過程，而且特征抽取的具體形式與匹配策略緊密相關(guān)。在立體視覺的研究中，特征抽取過程就是提取匹配基元的過程。
(4) 圖象匹配 (image matching),
??? 圖象匹配是立體視覺系統(tǒng)的核心，是建立圖象間的對應(yīng)從而計算視差的過程，是極為重要的。
(5) 深度計算 (distance(depth) determination),
??? 立體視覺的關(guān)鍵在于圖象匹配，一旦精確的對應(yīng)點建立起來，距離的計算相對而言只是一個簡單的三角計算而已。然而，深度計算過程也遇到了顯著的困難，尤其是當(dāng)對應(yīng)點具有某種程度的非精確性或不可靠性時。粗略地說，距離計算的誤差與匹配的偏差成正比，而與攝像機(jī)組的基線長成反比。加大基線長可以減少誤差，但是這又增大了視差范圍和待匹配特征間的差別，從而使匹配問題復(fù)雜化了。為了解決這一問題出現(xiàn)了各種匹配策略，如由粗到精策略，松馳法等。
??? 在很多情況下，匹配精度通常是一個象素。但是，實際上區(qū)域相關(guān)法和特征匹配法都可以獲得更好的精度。區(qū)域相關(guān)法要達(dá)到半個象素的精度需要對相關(guān)面進(jìn)行內(nèi)插。盡管有些特征抽取方法可以得到比一個象素精度更好的特征，但這直接依賴于所使用的算子類型，不存在普遍可用的方法。
??? 另一種提高精度的方法是采用一個象素精度的算法，但是利用多幅圖象的匹配，通過多組匹配的統(tǒng)計平均結(jié)果獲得較高精度的估計。每組匹配結(jié)果對于最后深度估計的貢獻(xiàn)可以根據(jù)該匹配結(jié)果的可靠性或精度加權(quán)處理。
??? 總之，提高深度計算精度的途徑有三條，各自涉及了一些附加的計算量:
(a) 半象素精度估計 (subpixel estimation),
(b) 加長基線長 (increased stereo baseline),
(c) 幾幅圖的統(tǒng)計平均 (statistical averaging over several views)。
(6) 內(nèi)插 (interpolation).
??? 在立體視覺的應(yīng)用領(lǐng)域中，一般都需要一個稠密的深度圖。基于特征匹配的算法得到的僅是一個稀疏而且分布并不均勻的深度圖。在這種意義下，基于區(qū)域相關(guān)匹配的算法更適合于獲得稠密的深度圖，但是該方法在那些幾乎沒有信息（灰度均勻）的區(qū)域上的匹配往往不可靠。因此，兩類方法都離不開某種意義的內(nèi)插過程。最為直接的將稀疏深度圖內(nèi)插成稠密的深度圖的方法是將稀疏深度圖看作為連續(xù)深度圖的一個采樣，用一般的內(nèi)插方法（如樣條逼近）來近似該連續(xù)深度圖。當(dāng)稀疏深度圖足以反映深度的重要變化時，該方法可能是合適的。如起伏地貌的航空立體照片的處理中用這種方式的內(nèi)插也許是比較合適的。但是這種方法在許多應(yīng)用領(lǐng)域中，尤其是在有遮掩邊界的圖象的領(lǐng)域中，就不適用了。
??? Grimson指出可匹配特征的遺漏程度反映了待內(nèi)插表面變化程度的相應(yīng)限度，在這種基礎(chǔ)上，他提出了一個內(nèi)插過程[2]。換一角度來看，根據(jù)單幅圖象的“由影到形”的技術(shù)，用已經(jīng)匹配上的特征來建立輪廓條件和光滑的交接表面可以確保內(nèi)插的有效性。這些方法結(jié)合起來，可以使內(nèi)插過程達(dá)到合乎要求的目標(biāo)。內(nèi)插的另一種途徑是在已有的幾何模型與稀疏深度圖之間建立映射關(guān)系，這是模型匹配過程。一般而言，要進(jìn)行模型匹配，預(yù)先應(yīng)將稀疏深度圖進(jìn)行聚類，形成若干子集，各自相應(yīng)于一種特殊結(jié)構(gòu)。然后找每一類的最佳對應(yīng)模型，該模型為這種特殊結(jié)構(gòu)(物體)提供參數(shù)和內(nèi)插函數(shù)。如Gennery用這種方法來發(fā)現(xiàn)立體對圖片中的橢園結(jié)構(gòu)，Moravec 用于為自主車探測地面。
2. 雙目立體視覺(Binocular Stereo Vision)
2.1 雙目立體視覺模型
??? 雙目立體視覺理論建立在對人類視覺系統(tǒng)研究的基礎(chǔ)上，通過雙目立體圖象的處理，獲取場景的三維信息，其結(jié)果表現(xiàn)為深度圖，再經(jīng)過進(jìn)一步處理就可得到三維空間中的景物，實現(xiàn)二維圖象到三維空間的重構(gòu)。Marr-Poggio-Grimson[1] 最早提出并實現(xiàn)了一種基于人類視覺系統(tǒng)的計算視覺模型及算法。雙目立體視覺系統(tǒng)中，獲取深度信息的方法比其它方式（如由影到形方法）較為直接，它是被動方式的，因而較主動方式（如程距法）適用面寬，這是它的突出特點。
??? 雙目立體視覺系統(tǒng)中，深度信息的獲得是分如下兩步進(jìn)行的:
(1) 在雙目立體圖象間建立點點對應(yīng),
(2) 根據(jù)對應(yīng)點的視差計算出深度。
??? 第一部分，也就是對應(yīng)點問題，是雙目立體視覺的關(guān)鍵;第二部分是攝像機(jī)模型問題。雙目立體視覺模型中，雙攝像機(jī)彼此參數(shù)一致，光軸平行且垂直于基線，構(gòu)成一共極性 (epipolar) 結(jié)構(gòu)，這樣做是為了縮小對應(yīng)的搜索空間，只有水平方向的視差，簡化了對應(yīng)過程，如下圖所示。
如上圖所示，設(shè)空間一點P(X,Y,Z)在兩個平行放置的完全相同的攝象機(jī)中像點分別是(x1,y1).(x2,y2),則在知道基線長B和焦距f的情況下，可以計算出深度
這是雙目立體視覺的基本原理，即根據(jù)視差來恢復(fù)立體信息。
2.2 匹配基元
??? 匹配基元是指匹配算法的最小匹配對象，它是由特征抽取算法產(chǎn)生的。在建立立體視覺系統(tǒng)時，必須根據(jù)環(huán)境的特點和應(yīng)用的領(lǐng)域選擇適當(dāng)?shù)钠ヅ浠Ｆヅ浠梢允?#xff1a;
(1) 過零點 (zero-crossings),
(2) 邊界與線片段 (edge and line fragments),
(3) 線性特征 (linear features),
(4) 邊緣輪廓 (object boundaries),
(5) 興趣算子抽取的特征點（如角點等）
??? 基元作為匹配算法處理的基本單位，是局部特征，應(yīng)包含以下一些信息:
(1) 維量（點、線、邊界等） (dimensionality),
(2) 尺度（空間頻度，長短、大小、方向等）(size (spatial frequency)),
(3) 亮度（對比度） (contrast),
(4) 語義量 (semantic content),
(5) 稠密度 (density of occurrence),
(6) 簡單可量度的分布特征 (easily measurable attributes),
(7) 唯一性／突出性 (uniqueness/distinguishability)
2.3 匹配算法
??? 匹配算法就是在兩幅圖象的匹配基元之間建立對應(yīng)關(guān)系的過程，它是雙目立體視覺系統(tǒng)的關(guān)鍵。實際上，任何計算機(jī)視覺系統(tǒng)中都包含一個作為其核心的匹配算法，因而對于匹配算法的研究是極為重要的。
??? 為了比較全面地考察匹配算法，這里不妨將雙目立體視覺的匹配算法擴(kuò)展到更一般的情況來分析：假設(shè)給定兩幅同一環(huán)境的圖象，這兩幅圖象可能由于攝取的時間、方位或方式的不同而有差別，如雙目立體視覺系統(tǒng)所攝取的兩幅圖象、地圖與遙感或航測圖象等，如何找到彼此對應(yīng)的部分?對于這個問題，一般有兩種考慮途徑:
(1) 灰度分布的相關(guān)性，
(2) 特征分布的相似性。
因而就有兩類算法:
(1) 基于灰度的算法 (intensity based)，
(2) 基于特征的算法 (feature based)。
如果按照控制策略分，有如下幾種:
(1) 粗到精多層次結(jié)構(gòu) (coarse-to-fine,hierarchical),
(2) 引入約束條件的松馳法 (constraints, relaxation),
(3) 多級表示的決策結(jié)構(gòu) (multilevel representation)。
2.3.1 基于灰度的匹配算法
??? 基于灰度的算法是指圖象處理中所稱的區(qū)域相關(guān)方法(area-correlation technique)，它是解決對應(yīng)問題的一個最直觀最簡單的方法。在一幅圖象中以一點為中心選定一區(qū)域（窗口），在另一幅圖象中尋找與該區(qū)域相關(guān)系數(shù)最大的區(qū)域，把該找到的區(qū)域的中心認(rèn)為是原來那區(qū)域中心的對應(yīng)點。這里所說的圖象包括經(jīng)過某種特殊處理如Gauss濾波后的圖象。
??? 這種算法計算量大，但可以得到整幅圖象的視差圖。該算法對噪音很敏感，考慮到計算量，窗口不宜開得過大，因而可能匹配的選擇較大，誤對應(yīng)可能性大，不適于灰度分布均勻的圖象，較適于灰度分布很復(fù)雜的圖象，如自然景物等。采用該方法的關(guān)鍵在于排除或減輕噪音的影響。通常采用多層次相關(guān)對應(yīng)及多幅圖象的統(tǒng)計平均處理方式來實現(xiàn)。如D. B. Gennery [2]采用九幅圖象多級處理方式來實現(xiàn)對應(yīng)求解。
2.3.2 基于特征的匹配算法
??? 鑒于灰度區(qū)域相關(guān)方法的局限性，現(xiàn)在大部分研究集中在這方面。在許多環(huán)境（如有線條輪廓特征可尋的人工環(huán)境(man-made structured world)）中，圖象的特征是很有規(guī)律地分布的，反映了場景的核心，數(shù)量少，處理方便。基于特征的匹配算法特別適用于特殊的比較簡單的環(huán)境如室內(nèi)環(huán)境，具有速度快、精度高的特點，但對于自然環(huán)境，由于缺少顯著的主導(dǎo)特征，該方法也遇到了很大困難。
??? 基于特征的雙目立體視覺的對應(yīng)算法，通過建立所選基元的對應(yīng)關(guān)系，旨在獲取一稀疏深度圖，如果需要再經(jīng)過內(nèi)插等方法可以得到整幅深度圖。這一類算法因各自采用的匹配基元不同而相異。概括而言，該類匹配算法都是建立在匹配基元之間的相似性度量基礎(chǔ)上的。這種相似性度量被稱為親合性(affinity)[2]， 它是以匹配基元的各項參數(shù)信息為依據(jù)的局部特征相似程度的度量。這種度量方法與攝像機(jī)模型相結(jié)合，可以大大減小匹配時的搜索空間。
??? 由于僅利用親合性建立匹配是模糊的，可能匹配的空間仍舊很大（多對一的），因此有必要引入其它約束條件及控制策略來限制搜索空間，減小模糊程度。匹配算法中常引入的兩種約束條件及控制策略是:
(1) 共極性 (epipolar) （雙目立體視覺模型特點）,
(2) 連續(xù)性 (continuity),
(3) 分層次的匹配策略（即由粗到精策略）(hierarchical (e.g.,coarse-fine)matching strategy)。
??? 這種引入約束的方法實際上是將有關(guān)環(huán)境模型的知識融于算法之中。
??? 這種算法的具體實現(xiàn)，可以采用概率度量、松馳法迭代或者聚類等模式識別算法來實現(xiàn)。作為最后結(jié)果的1-1對應(yīng)，可以利用啟發(fā)式搜索方法從已經(jīng)大大減小了的搜索空間中獲得。這部分可望能利用現(xiàn)代 AI 研究的許多手段如專家系統(tǒng)等研究方法，作為承上啟下，建立更高層次描述的先導(dǎo)。
??? 可以從以下幾個角度來比較各種匹配算法，
(1) 精度 (accuracy),
(2) 可靠性（排除總體分類誤差的程度）(reliability)，
(3) 通用性（適于不同場景的能力）(available of performance models),
(4) 預(yù)見性 (predictability),
(5) 復(fù)雜性（設(shè)備及計算量的代價）(complexity (cost implementation,
computational requirements))。
??? 立體視覺的匹配算法有:
(1) Marr-Poggio-Grimson算法，以過零點為基元，采用由粗到精的控制策略，用精度較低層次的匹配來限定精度較高層次匹配的搜索空間，最后利用連續(xù)性約束通過迭代方式實現(xiàn)匹配過程。處理對象是自然景物的雙目立體圖象。
(2) R. Nevatia-G.Medioni算法，以線片段 (segments) 為基元，以最小差別視差(minimum differential disparity) 為基準(zhǔn)，建立匹配過程。該基準(zhǔn)實際上是連續(xù)性約束的一種表現(xiàn)形式，在對應(yīng)線片段各自鄰域內(nèi)存在的對應(yīng)線片段的視差與其視差相近。處理對象是人工環(huán)境的雙目立體圖象。
(3) R. Y. Wong算法，旨在建立兩類圖象的對應(yīng)關(guān)系，如航空照片、遙感圖象與灰度圖象之間的對應(yīng)關(guān)系。以邊界特征(edgefeature)為依據(jù)采用順序的 (sequential)、多層次結(jié)構(gòu) (hierarchical structure)的搜索策略實現(xiàn)匹配過程。
(4) K. Price-R. Reddy算法，依據(jù)場景的線條特征模型，將自頂向下（人工智能）(top-down(artificial intelligence))與自底向上（模式識別）(bottom-up (pattern recognition)) 兩種控制策略有效地結(jié)合起來，采用廣義的相關(guān)方法進(jìn)行匹配，旨在建立形態(tài)差別較大的兩幅圖象（一幅是參照圖或參考模型，另一幅是待對應(yīng)的圖象）的對應(yīng)關(guān)系。如機(jī)場模型與機(jī)場的航空照片之間的對應(yīng)關(guān)系。
(5) C. S. Clark-A. L. Luck-C. A. McNary算法，抽取線條輪廓特征建立模型，在模型間建立對應(yīng)。適于存在較大差別的圖象的匹配。
(6) K. E. Price算法，用于在圖象間建立區(qū)域?qū)?yīng)。該算法利用區(qū)域間的相互關(guān)系，以松馳法為基本思想實現(xiàn)了多層次表示結(jié)構(gòu)下的匹配過程。突出特點是匹配算法考慮了圖象本身區(qū)域間的相互關(guān)系（如包含、子部分等）的匹配，具有類似于某種語義網(wǎng)絡(luò)式的啟發(fā)性。
(7) R. Horaud-T. Skorads算法，以線條特征為匹配基元，每個線條特征不僅含有其本身的端點坐標(biāo)及方向矢量信息，而且含有它同那些與其相鄰的線條特征之間存在的相對位置及結(jié)構(gòu)關(guān)系的信息。這些特征將每幅圖象表示成為一個關(guān)系圖，根據(jù)該關(guān)系圖對于每個線條特征確定它在另一幅圖象中的可能對應(yīng)集合，以每組對應(yīng)為一結(jié)點構(gòu)造對應(yīng)圖，依據(jù)關(guān)系圖的相容性通過利益函數(shù)（benefitfunction）確定最佳對應(yīng)。它處理的對象是室內(nèi)環(huán)境的雙目立體圖象。
(8) W. Hoff-N. Ahuja算法，以過零點為最小特征，將特征匹配、輪廓檢測以及表面內(nèi)插這三個過程結(jié)合在一起，采用基于多層表示的由粗到精的控制策略，根據(jù)對于表面的光滑性約束重構(gòu)三維表面。這是一種與傳統(tǒng)方法大不相同的算法，適合于有紋理特征的環(huán)境如工作臺上的物品，不適合于稀疏特征環(huán)境如室內(nèi)環(huán)境。另外S. I. Olsen提出的算法與此相似，它將表面的重構(gòu)過程（reconstruction process）結(jié)合在對應(yīng)匹配過程中，基于多重屬性用松弛法進(jìn)行匹配，逐步提高重構(gòu)的視差表面與實際的視差數(shù)據(jù)的一致性。
2.4 雙目立體視覺系統(tǒng)
??? 雙目立體視覺經(jīng)過幾十年的研究已經(jīng)取得了顯著了成果，出現(xiàn)了各種專門的硬件設(shè)計和視頻速率（實時）的立體視覺系統(tǒng)，在理論和技術(shù)方面都比較成熟了。但是，從普遍的意義來講，由于很難徹底地解決對應(yīng)點問題，具體的立體視覺系統(tǒng)一般都是有針對性的、不是普遍適用的，還無法與人類的雙目視覺系統(tǒng)相媲美。
? 下圖是SRI的集成在電路板上的雙目立體視覺系統(tǒng)。CMU設(shè)計了Stereo Machine, 可以實時地獲取深度信息。
立體攝象機(jī)校準(zhǔn) Stereo Camera Calibration
三維視覺
Milan Sonka, 3D Vision
集成在電路板上的立體攝象機(jī)對SRI Stereo Engine, Stereo head onboard
立體幾何模型SRI Stereo Geometry
雙目立體視覺Introduction to Stereo Imaging -- Theory
?
3. 結(jié)構(gòu)光方法(Structured Light)
??? 將平面光束照射在物體上可以形成光帶，光帶的偏轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)反映了物體表面的三維形狀信息，用這種方法可以精確地獲取物體的三維信息。借助于一組平行的平面光，或?qū)⑽矬w置于專門的旋轉(zhuǎn)工作臺上通過一束平面光，都可以利用偏轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)直接地計算出深度信息，稱這種方法為結(jié)構(gòu)光方法。結(jié)構(gòu)光方法適合于限制條件下，局部范圍內(nèi)需要精確測量的情況，用于不規(guī)則表面的三維建模。
??? 結(jié)構(gòu)光方法在工業(yè)上有重要的應(yīng)用，例如從傳送帶上檢測工件，工件的逆工程（Reverse engineering）；在圖形建模方面也有重要的應(yīng)用，如人體建模，包括頭部等軀體模型，雕塑造型的數(shù)字化。實際上它是三維掃描儀的基本原理。
??? 如下圖所示的裝置，就是結(jié)構(gòu)光方法的典型事例。
詳細(xì)可見：Our Active Stereo Vision System
4. 激光雷達(dá)與程距數(shù)據(jù)(Range Data)處理
?? 激光雷達(dá)（Laser range finder）與結(jié)構(gòu)光方法不同，它直接利用激光光速掃描物體，通過測量光束從發(fā)出到反射回來的時間差來計算深度信息。它提供的數(shù)據(jù)是深度圖，稱為程距數(shù)據(jù)（Rangedata）。激光雷達(dá)可以用于比較大范圍的測量，如移動機(jī)器人可以用激光雷達(dá)信息來建立環(huán)境內(nèi)模型，以實現(xiàn)自主導(dǎo)航、躲避障礙等功能。
??? 程距數(shù)據(jù)實際上就是深度圖象，結(jié)構(gòu)光方法和激光雷達(dá)得到的數(shù)據(jù)最后都是深度信息。程距數(shù)據(jù)處理主要是表面擬合，恢復(fù)物體的表面結(jié)構(gòu)。
5. 視覺臨場感系統(tǒng)
臨場感（Telepresence）技術(shù)是新一代遙操作（Teleoperation）系統(tǒng)的重要組成部分。顧名思義，它的目的就是使人從遠(yuǎn)地遙控操作時具有在現(xiàn)場處實地操作式的身臨其境的感覺。在理想情況下，這些感覺應(yīng)該包括人的各種感官所能感受到的感覺，如視覺、聽覺、觸覺、味覺、體位覺、力感等。
臨場感系統(tǒng)因其面對的任務(wù)不同，所需的現(xiàn)場信息有所區(qū)別，其中，視覺通常是最重要的信息之一，其次才是聽覺、觸覺等。目前，臨場感技術(shù)主要涉及視覺和聽覺。
臨場感遙操作系統(tǒng)的主要優(yōu)點是：將人與機(jī)器人有機(jī)地結(jié)合起來，能夠恰到好處地發(fā)揮出各自的特長。機(jī)器代替人去危險或人不可能到達(dá)的區(qū)域去工作，而人的判斷能力和決策水平又明顯地提高了系統(tǒng)的整體智能水平。
如下圖所示，室外車輛上的立體攝象機(jī)將視頻信號傳回基地端，操作員通過立體眼睛觀察環(huán)行屏幕，仿佛他親自在車上一樣能夠具有身臨其境的感覺。
（參見：艾海舟、張朋飛、何克忠、江濰、張軍宇，室外移動機(jī)器人的視覺臨場感系統(tǒng)，機(jī)器人，22（1）：28-32，2000。）
有關(guān)立體視覺的前沿工作請參見微軟研究院張正友博士的網(wǎng)頁，他是這方面的著名學(xué)者：http://research.microsoft.com/~zhang/
參考文獻(xiàn)
1.?????馬松德、張正友，計算機(jī)視覺計算理論與算法基礎(chǔ)，科學(xué)出版社，1998。
2.?????艾海舟,關(guān)于雙目立體視覺的研究,碩士論文,121頁,1988.4.
3.?????艾海舟, 關(guān)于移動機(jī)器人自主式系統(tǒng)的研究, 博士論文, 153頁, 1991.3.
作業(yè)
返回主目錄返回本章目錄
清華大學(xué)計算機(jī)系 艾海舟
最近修改時間：2000年4月10日
出處：http://media.cs.tsinghua.edu.cn/~ahz/digitalimageprocess/CourseImageProcess.html
總結(jié)
以上是生活随笔為你收集整理的数字图像处理：第十九章 立体视觉的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。
- 上一篇： 数字图像处理：第十八章 彩色图象处理
- 下一篇： 数字图像处理：第二十章 视频编码与压缩