安徽理工大學電氣與信息工程學院 潘慶甫 潘慶茹

雙目立體視覺(Binocular Stereo Vision)是機器視覺的一種重要形式，它是基于視差原理并利用成像設備從不同的位置獲取被測物體的兩幅圖像，通過計算圖像對應點間的位置偏差，來獲取物體三維幾何信息的方法。本文對雙目立體視覺測距系統(tǒng)的軟硬件結構對進行介紹。

1 硬件結構

系統(tǒng)采用的硬件環(huán)境是ARM嵌入式平臺，系統(tǒng)的硬件結構包括三星公司推出的16/32位RISC微處理器S3C2440A，0.13um的CMOS標準宏單元和存儲器單元，兩個CMOS的USB接口的東英網(wǎng)眼攝像頭webeyeV2000，一個STN液晶顯示屏。系統(tǒng)硬件結構圖如圖1所示：

圖1 系統(tǒng)硬件結構示意圖

2 軟件結構

系統(tǒng)的軟件結構主要包括3個部分：嵌入式操作系統(tǒng)、硬件驅動程序和應用軟件。

2.1 嵌入式操作系統(tǒng)

Linux具備源碼開放、可移植、內(nèi)核可裁減等特性使其成為一種重要的嵌入式操作系統(tǒng)。

2.2 硬件驅動程序

Linux內(nèi)核中帶有USB控制器OV51和Framebuffer設備的驅動程序，可縮短開發(fā)周期，在編譯和裁剪內(nèi)核時加入這些內(nèi)核模塊，在燒寫內(nèi)核時用bin文件夾下的insmod命令進行安裝。

2.3 應用軟件

為了實現(xiàn)特定功能，需要編寫有針對性的應用程序。

3 實驗過程

3.1 圖像采集

攝像機從左右兩個不同的角度對同一個目標物體進行圖像的采集、圖像處理。

3.2 軟件流程框圖

軟件流程框圖如圖2所示，主要包括以下幾個步驟：首先打開V4L設備和Framebuffer設備，利用ioctl函數(shù)來獲取設備信息并且采集圖像，獲得攝像頭采集的映射到內(nèi)存里的圖像數(shù)據(jù)的地址。進而液晶屏上顯示兩個攝像頭在不同角度采集到的圖像。將采集到的兩幅圖像進行處理，提取相應的匹配點對，最后代入公式計算出距離并在超級終端顯示。

圖2 軟件流程框架圖

4 實驗結果

我們已經(jīng)對雙目立體視覺測距系統(tǒng)的軟硬件結構進行介紹，實驗的過程中我們選擇具有明顯特征的目標物進行測距，并且排除實驗過程中出現(xiàn)的干擾，對于攝像機的標定以及圖像的立體矯正均采用傳統(tǒng)方法，當兩幅圖像的相應匹配點對后，將匹配的結果所對應的坐標信息代入公式計算目標物體與兩攝像頭之間的距離并最終在液晶屏上顯示。最后對數(shù)據(jù)的處理為過程為測多組數(shù)據(jù)取平均值的方法以減少測量誤差。測量結果如下表3所示，測量結果表明：測量的距離越遠，測量誤差就會越大。

表1 實驗測距結果

引文

①田澤.ARM9嵌入式Linux開發(fā)實驗與實踐[M].北京:北京航空航天大學,2006.

②王鑫,陳曉竹,徐倩.USB接口的嵌入式圖像采集與顯示系統(tǒng)[J].中國計量學院學報,2006(01):60-63.