红外双目立体成像显著目标提取技术文献综述

1. 引言

随着科技的飞速发展,机器视觉相关应用扮演越来越重要的角色,例如安防监控、机器人导航、三维数字虚拟现实等。人们对机器视觉的要求也越来越高,现阶段许多机器视觉应用正从二维可视化向三维可视化发展。双目立体视觉系统作为最接近于人类视觉结构特征的三维图像系统,是现阶段机器视觉的研究热点。

双目立体视觉系统模拟人类视觉系统,通过左右两幅二维图像恢复出三维图形,立体匹配技术是该过程中十分重要,且十分困难的一个关键步骤。立体匹配的本质是参照某幅图像,在另一幅图像中搜索对应同名点。自然世界的图像十分复杂,某些特殊场景图像甚至让最高智能的人类视觉系统产生错觉,要求计算机对各种复杂图像正确分析,搜索到相对应的同名点是一项极具挑战的工作。智能驾驶辅助技术能自动感知影响车辆行驶过程中的一些道路状况及突发事件，提高车辆行驶的安全性，在军事及国民经济诸多领域存在广泛应用。红外双目立体视觉，可在夜间及会车强光照射条件下获得视场清晰的立体视觉，并可通过算法实现目标的被动测距，具有其他成像方式不可比拟的优势。因此，本次研究课题，即基于红外双目立体成像显著目标的提取技术。

1. 正文

（一）课题研究历史

上世纪的60年代中期。美国MIT的Roberts通过从数字图像中提取立方体、楔形体棱柱体等简单规则多面体的三维结构，并对物体的形状和空间关系进行描述，把过去的简单二维图像分析推广到了复杂的三维场景，标志着立体视觉技术的诞生。随着研究的深入，研究的范围从边缘、角点等特征的提取，线条、平面、曲面等几何要素的分析，直到对图像明暗、纹理、运动和成像几何等进行分析，

并建立起各种数据结构和推理规则。特别是上世纪80年代初，Marr首次将图像处理、心理物理学、神经生理学和临床精神病学的研究成果从信息处理的角度进行概括，创立了视觉计算理论框架。这一基本理论对立体视觉技术的发展产生了极大的推动作用，在这一领域已形成了从图像的获取到最终的三维场景可视表面重构的完整体系，使得立体视觉已成为计算机视觉中一个非常重要的分支。经过 几十年来的发展，立体视觉在机器人视觉、航空测绘、反求工程、军事运用、医学成像和工业检测等领域中的运用越来越广。

综上所述，双目立体视觉是计算机视觉的一个重要分支,随着红外探测器件的发展,红外波段的双目立体视觉技术进一步拓展了其在军事和工业等领域的应用前景。

（二）国外研究现状

随着数字成像和显示技术的发展，三维（3D）介质已成为信息表示的重要载体.。3D媒体有望自适应显示在不同的3D显示设备（例如，在剧院或平板电脑）。因此，不同的分辨率之间的3D媒体转移的问题，以适应各种显示应用程序是更为迫切。

三维重建是计算机视觉和虚拟现实领域的一个重要研究内容,其中,欧式重建以其直观能够反应物体原貌的特点在反求工程中得到了广泛的应用。为反求工程的需要开发了一套基于双目立体视觉的三维重建软件,综合考虑了欧式三维重建误差产生多种因素,给出了一整套比较完备的欧式三维重建流程,基于真实图像的实验结果表明,该实验平台可以获得较高的重建精度和良好的重建效果。