本書系統(tǒng)地論述了基于平面鏡配合的單目立體視覺技術，主要包括視覺圖像邊緣信息提取、單目立體視覺測量模型、單目立體視覺參數(shù)標定、單目立體視覺中的極線幾何及校正、單幅圖像的立體匹配和單目立體視覺的應用。
本書各章節(jié)間既相互聯(lián)系，又相互獨立；本書內(nèi)容是個開放體系，讀者在學習過程中可不斷地進行二次創(chuàng)新，提出新的理論。
本書適合立體視覺、視覺測量等專業(yè)方向的師生及相關科研人員閱讀。
為工業(yè)相機應用提供了一種新的思路；
對拓展機器視覺的應用場景亦有啟發(fā)。
立體視覺檢測技術因具有可靠、非接觸、操作簡單等優(yōu)點，在交通安全監(jiān)控、智能導航、工業(yè)測量、自動化控制、裝備制造及虛擬現(xiàn)實等領域具有十分廣闊的應用前景。
雙攝像機立體視覺檢測系統(tǒng)是目前立體視覺檢測中最為典型的應用系統(tǒng)，但該系統(tǒng)在狹小空間、高溫高濕以及動態(tài)環(huán)境等特殊的應用環(huán)境或場合下難以實現(xiàn)立體測量。為此，本書介紹了一種基于平面鏡配合的單目立體視覺檢測系統(tǒng)，對該系統(tǒng)的結構設計、內(nèi)外參數(shù)標定、極線幾何理論、立體匹配與三維重建等關鍵問題進行了系統(tǒng)的研究和實驗驗證。
本書既包括基本理論，也包括視覺測量領域的研究成果，大部分插圖來自實驗，使得文字說明清晰易懂，便于讀者理解相關理論和內(nèi)容。本書主要介紹單目立體視覺的相關理論，與傳統(tǒng)的雙目立體視覺相比，既一脈相承，又有理論創(chuàng)新，填補了相關領域的空白。
全書共分7章。第1章為概述，第2章介紹了視覺圖像邊緣信息提取方法，第3章介紹了單目立體視覺測量模型，第4章介紹了單目立體視覺參數(shù)的標定方法，第5章介紹了單目立體視覺中的極線幾何及校正，第6章介紹了單幅圖像的立體匹配，第7章介紹了單目立體視覺在三維重建、交通領域中的應用。
本書的出版得到了湖南警察學院學術專著出版基金、湖南警察學院道路交通安全執(zhí)法關鍵技術科研創(chuàng)新團隊的資助。
本書參考和引用的文獻資料及研究成果均已在文中列出或說明，感興趣的讀者可以直接查閱。
單目立體視覺涉及光學、圖像處理、立體視覺等多學科領域，由于作者水平有限，書中不妥之處在所難免，敬請廣大讀者、同行與專家批評指正。
馮曉峰，就職于湖南警察學院，主要研究方向為計算機視覺、智慧交通。
前言
第 1 章 單目立體視覺概述
1.1 單目立體視覺檢測系統(tǒng)
1.1.1 運動式單目立體視覺
1.1.2 變焦式單目立體視覺
1.1.3 采用平面鏡配合的單目立體視覺
1.1.4 采用棱鏡配合的單目立體視覺
1.1.5 采用曲面鏡配合的單目立體視覺
1.2 內(nèi)容安排
第 2 章 視覺圖像邊緣信息提取
2.1 邊緣的概念
2.2 傳統(tǒng)的邊緣檢測算子
2.3 小波變換模極大值多尺度邊緣檢測
2.3.1 小波變換的定義
2.3.2 小波變換模極大值檢測原理
2.3.3 數(shù)字圖像的多尺度邊緣提取算法
2.3.4 實驗結果
2.4 基于小波尺度相關的邊緣檢測
2.4.1 尺度相關檢測原理
2.4.2 相關系數(shù)的定義
2.4.3 圖像的小波尺度相關邊緣檢測
2.4.4 圖像的小波尺度相關檢測算法
2.5 Hough 變換進行直線特征檢測
2.5.1 Hough 變換原理
2.5.2 實驗
第 3 章 單目立體視覺測量模型
3.1 立體視覺測量原理
3.1.1 視差原理
3.1.2 雙攝像機立體視覺測量原理
3.2 平面鏡成像原理
3.3 單目立體視覺測量原理
3.4 單攝像機視覺傳感器成像分析
3.4.1 視場分析
3.4.2 精度分析
3.5 結構參數(shù)尺寸設計
3.6 測量模型
3.6.1 雙攝像機立體視覺測量模型
3.6.2 單目立體視覺測量模型
3.7 器件的選取
3.7.1 圖像傳感器的選擇
3.7.2 鏡頭的選取
3.7.3 平面鏡的選擇
3.7.4 圖像采集卡
3.8 實驗結果與分析
3.8.1 實驗結果
3.8.2 誤差分析
第 4 章 單目立體視覺參數(shù)標定
4.1 攝像機投影模型
4.1.1 攝像機成像的參考坐標系
4.1.2 攝像機線性模型
4.1.3 攝像機非線性模型
4.1.4 需要標定的攝像機參數(shù)
4.2 攝像機內(nèi)參數(shù)標定方法
4.2.1 基于線性變換的攝像機標定
4.2.2 基于徑向約束的攝像機標定
4.2.3 張正友標定法
4.2.4 液晶顯示器顯示標定模板
4.2.5 實驗結果與分析
4.3 自標定的內(nèi)參數(shù)標定法
4.3.1 消失點和消失線理論
4.3.2 正交消失點的性質
4.3.3 攝像機內(nèi)參數(shù)求解
4.3.4 仿真實驗
4.3.5 實物標定實驗
4.4 單目立體視覺外參數(shù)標定
4.4.1 單目立體視覺的數(shù)學模型
4.4.2 實驗結果與分析
第 5 章 單目立體視覺中的極線幾何及校正
5.1 雙目立體視覺的極線幾何
5.2 單目立體視覺的極線幾何
5.3 單目立體視覺圖像極線校正
5.3.1 單目立體視覺圖像極線校正理論
5.3.2 仿真實驗
5.3.3 實物實驗
第 6 章 單幅圖像的立體匹配
6.1 立體匹配算法概述
6.2 基于特征點的單幅圖像立體匹配
6.2.1 SIFT 檢測算法原理
6.2.2 基于 SIFT 算法的單幅圖像立體匹配
6.2.3 Harris 檢測算法原理
6.2.4 實驗結果
6.2.5 Harris 算法和 SIFT 算法的比較
6.2.6 在 SIFT 算法基礎上提出改進的算法
6.3 基于區(qū)域的單幅圖像立體匹配
6.3.1 基于區(qū)域的立體匹配概述
6.3.2 基于區(qū)域的 SAD 立體匹配算法
6.3.3 基于區(qū)域的 SAD 立體匹配實驗
6.4 基于極線約束的線結構光條的立體匹配
6.4.1 線結構光條的提取
6.4.2 圖像特征細化算法
6.4.3 基于極線約束的光條匹配
第 7 章 單目立體視覺的應用
7.1 空間點的三維重建
7.1.1 空間點三維重建的線性解
7.1.2 空間點三維重建的非線性解
7.1.3 重建實驗
7.2 基于單平面鏡的對稱結構物體三維重建
7.2.1 理論方法
7.2.2 實驗
7.3 基于單平面鏡的車輛姿態(tài)檢測
7.3.1 車輛姿態(tài)概述
7.3.2 車輛姿態(tài)檢測現(xiàn)狀
7.3.3 車體姿態(tài)的測量方案
7.3.4 誤差分析
參考文獻
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