導(dǎo)讀

一個雙目立體視覺的常用應(yīng)用場景的介紹，很基礎(chǔ)。

立體視覺

立體視覺意味著人工智能可以通過一對相機(jī)來感知圖像的深度以及物體的距離。大多數(shù)三維相機(jī)模型都是基于立體視覺理論和技術(shù)的。兩臺攝像機(jī)之間設(shè)置一定的距離，這樣它們就可以從不同的角度“看”物體。評估兩個圖像之間的對應(yīng)關(guān)系，人工智能確定到目標(biāo)的距離，分析，并建立目標(biāo)的3D結(jié)構(gòu)。

采用立體視覺，不需要紅外傳感器、聲波定位儀、激光雷達(dá)等測距傳感器，可大大降低了技術(shù)解決方案的成本。

主要應(yīng)用場景：

1、人體姿態(tài)和手勢識別。

2、3D模型和3D場景的構(gòu)建。

3、自動駕駛系統(tǒng)的障礙定位和檢測。

每個特定的場景都可以改動以解決特定的問題。因此，3D場景重建可以用來測量物體或產(chǎn)品的體積。

在實(shí)踐中，立體視覺通過兩臺攝像機(jī)分四個階段實(shí)現(xiàn)：

1、畸變校正 — 一種去除圖像上透鏡的徑向和切向畸變的數(shù)學(xué)方法，以獲得未失真的圖像。

2、在校正過程中調(diào)整相機(jī)之間的角度和距離。結(jié)果是直線對齊和細(xì)化圖像，即同一平面的兩幅圖像共面，其直線對齊方向相同，具有相同的y坐標(biāo)。

3、點(diǎn)匹配過程 — 搜索左、右攝像頭點(diǎn)之間的對應(yīng)關(guān)系。在那之后，你會得到有一個視差圖 —— 其中的值對應(yīng)于左右攝像機(jī)同一點(diǎn)的圖像x坐標(biāo)的差異。

4、因此，有了相機(jī)的幾何排列，我們產(chǎn)生了視差圖的三角度量。這是重投影階段，形成深度圖，也就是想要的3D場景。

對于前兩個階段，你必須首先計(jì)算這一對相機(jī)的配置參數(shù)。這可以通過各種二值化的標(biāo)定板自動完成，比如ArUco或ChArUco。這些標(biāo)定板的主要優(yōu)點(diǎn)是，即使是單個標(biāo)定板也能提供足夠的一致性來獲得相機(jī)的姿勢。此外，內(nèi)部的二進(jìn)制編碼使它們特別可靠，因?yàn)樗梢赃M(jìn)行錯誤檢測和糾正。你也可以使用標(biāo)定板來確定相機(jī)下區(qū)域的幾何形狀。

體積度量

為了度量體積，你還需要進(jìn)行下面的步驟：

1、對一組連續(xù)的幀進(jìn)行累積，這將增加錯誤恢復(fù)的彈性，用于對3D場景進(jìn)行平均或細(xì)化。

2、只在場景中選擇產(chǎn)品定義的點(diǎn)。這是通過使用顏色分割、模板匹配或神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)語義分割來實(shí)現(xiàn)的。最快的方法是顏色分割。該方法的缺點(diǎn)是將設(shè)置綁定到特定的產(chǎn)品上，如果背景顏色和對象不是很清楚，可能會產(chǎn)生不好的結(jié)果。如果GPU優(yōu)化是可能的，那么使用U形卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)如U-net和高級U-net，或全卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)會有較高的性能和分割精度。

3、對一個由產(chǎn)品定義的3D點(diǎn)組成的場景進(jìn)行聚類。每個簇是一個對象。

4、為每個簇形成一個凸多邊形，消除3d場景對象的邊緣缺陷

5、使用線性插值恢復(fù)缺失的3D點(diǎn)

6、通過基于場景的幾何聚類區(qū)域積分來計(jì)算單個對象的體積。

7、最后，計(jì)算所有物體的總體積。

審核編輯 ：李倩