基于雙目立體視覺的路面三維形貌重構算法研究.pdf

1、道路表面紋理特征對行車舒適度和交通安全有很重要的影響，路面的抗滑性能缺乏會增加交通事故的發(fā)生率，滑動阻力和紋理形態(tài)特征之間有密切的關系，要求獲得高精度、全面的宏觀結構和微觀結構形態(tài)。本研究了基于雙目立體視覺的路面三維紋理重構系統(tǒng)，通過使用由小基線距離分隔的兩個相機捕獲相同場景的兩個圖像來恢復表面高度，實現(xiàn)路面高精度紋理形貌信息的采集。本文將基于區(qū)域約束的局部算法和基于全局約束的算法相結合，建立融合顏色與梯度特征的視差能量模型，提出基于均

2、值漂移顏色區(qū)域分割和改進置信傳播全局匹配算法，由四個主要步驟構成:1）采用均值漂移算法將左視圖根據(jù)顏色信息聚類，將圖像分割成顏色均勻的區(qū)域;2）采用基于匹配窗的代價聚合局部約束算法生成視差圖，使用自適應不相似性度量來增加可靠對應的數(shù)量，提高了算法在弱紋理、重復紋理區(qū)域匹配中的魯棒性;3）采用更為魯棒的基于直方圖投票的改進方法對每個分割區(qū)域進行視差平面擬合，在分割區(qū)域內(nèi)，通過最小化匹配代價的方法進行視差平面的進一步細化提取，以提高視差平面

3、的精度;4）采用基于改進置信傳播全局匹配算法，通過最小化全局能量函數(shù)的方法選取視差最優(yōu)分配。對比分析了視窗大小、梯度代價權重以及圖像顏色信息對算法的影響。并且與其他局部匹配算法對比，體現(xiàn)了本文提出的局部和全局相結合的匹配算法在匹配效果上的優(yōu)勢。將提取的三維形貌應用到路面構造深度的測量和評價中，與三維坐標儀掃描結果對比，驗證了本系統(tǒng)的可行性。
　　目前，在室內(nèi)條件下，對表面紋理形貌進行微觀形貌檢測有較為準確的測量手段，然而其測量方法

4、復雜，成本昂貴，且不適用于現(xiàn)場測量。因此，本文提出了一種適于現(xiàn)場檢測的便攜式路面三維形貌檢測系統(tǒng)，采用的基于雙目立體三維重構技術的形貌檢測方法，重建路面高度的三維信息。在試驗室條件下，通過試件實驗驗證了文本提出的基于雙目立體視覺的路面三維形貌重構檢測方法具有很強的實用性和可行性。該系統(tǒng)使用相對低成本來捕獲路面的圖像并得到路面表面的高度的三維形貌圖。利用本研究設計的裝置采集種不同路面類型、不同磨耗程度的圖像，利用Matlab軟件提取三維形