顯微立體視覺中三維造型與初步測量研究.pdf

1、SLM(StereoLightMicroscope)顯微立體視覺系統(tǒng)由于可以通過視覺反饋實現(xiàn)高精度三維測量和定位，而被廣泛應(yīng)用于微觀研究領(lǐng)域?；赟LM的測量系統(tǒng)一般包括圖像采集、系統(tǒng)標定、立體匹配、三維重構(gòu)、三維造型和三維測量六個步驟。本文根據(jù)視覺系統(tǒng)成像特點以及測量應(yīng)用的要求，主要從圖像預(yù)處理、立體匹配、三維造型和三維測量四個方面進行了相關(guān)研究。 采集圖像質(zhì)量直接影響著立體匹配結(jié)果。在顯微視覺系統(tǒng)中，視覺系統(tǒng)硬件上的缺陷往往

2、直接影響著采集圖像的質(zhì)量。本文在分析視覺系統(tǒng)硬件的基礎(chǔ)上，對左右圖像進行了歸一化處理，消除了左右圖像差異，并應(yīng)用SUSAN濾波方法降低了隨機噪聲所產(chǎn)生的影響。為了提高圖像匹配的準確率，對圖像進行SUSAN特征提取和基于信號的邊緣提取來獲得圖像的鮮明特征。 為了實現(xiàn)快速立體匹配，在分析了SLM顯微視覺系統(tǒng)成像模型的基礎(chǔ)上推導(dǎo)出左右圖像相關(guān)點的關(guān)系，在匹配中實行單方向搜索策略。實驗驗證該方法在匹配速度上提高了至少一倍。同時，對彩色圖

3、像RGB三通道的顏色值、縱向梯度和顏色信號的幾何相似度進行了綜合考慮，建立一種具有較強魯棒性的多特征匹配算子，實驗表明該算子具有較高的準確率。 誤匹配點的影響是三維造型中著重要解決的問題。本文針對匹配點的特點，通過對散亂數(shù)據(jù)雙線性插值來解決其稀疏性，通過對散亂數(shù)據(jù)濾波處理來消除誤匹配點在三維造型中的影響。為了進一步獲得光滑的三維表面，改進了一種基于三向濾波的網(wǎng)格光順方法，該方法在保存特征的同時實現(xiàn)對三維網(wǎng)格進行光順處理。此外對重

4、構(gòu)數(shù)據(jù)進行Delaunay三角剖分、網(wǎng)格優(yōu)化、B-B三角細化插值和紋理映射等操作實現(xiàn)了對測量目標逼真地三維重建。 最后，本文分析了初始誤差在經(jīng)過視覺模型之后的變化，并對其進行量化處理。通過統(tǒng)計方法對視覺系統(tǒng)的平均誤差、最大誤差進行定性和定量分析。分析表明在顯微鏡景深范圍內(nèi)測量時，CCD的量化誤差所引起的相對誤差不超過2％。在實驗中，對電阻的測量相對深度誤差為3.57％，絕對位置誤差為0.063mm；對微溝道的測量相對深度誤差為1