1、立體視覺的發(fā)展方向

就雙目立體視覺技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀而言，要構(gòu)造出類似于人眼的通用雙目立體視覺系統(tǒng)，還有很長的路要走，進一步的研究方向可歸納如下：

（1）如何建立更有效的雙目立體視覺模型，能更充分地反映立體視覺不去確定性的本質(zhì)屬性，為匹配提供更多的約束信息，降低立體匹配的難度。

（2）探索新的適用于全面立體視覺的計算理論和匹配擇有效的匹配準則和算法結(jié)構(gòu)，以解決存在灰度失真，幾何畸變（透視，旋轉(zhuǎn)，縮放等），噪聲干擾，特殊結(jié)構(gòu)（平坦區(qū)域，重復(fù)相似結(jié)構(gòu)等），及遮掩景物的匹配問題；

（3）算法向并行化發(fā)展，提高速度，減少運算量，增強系統(tǒng)的實用性；

（4）強調(diào)場景與任務(wù)的約束，針對不同的應(yīng)用目的，建立有目的的面向任務(wù)的雙目立體視覺系統(tǒng)。

雙目立體視覺這一有著廣闊應(yīng)用前景的學科，隨著光學，電子學以及計算機技術(shù)的發(fā)展，將不斷進步，逐漸實用化，不僅將成為工業(yè)檢測，生物醫(yī)學，虛擬現(xiàn)實等領(lǐng)域。目前在國外，雙目立體視覺技術(shù)已廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)，生活中，而我國正處于初始階段，尚需要廣大科技工作者共同努力，為其發(fā)展做出貢獻。在機器視覺賴以普及發(fā)展的諸多因素中，有技術(shù)層面的，也有商業(yè)層面的，但制造業(yè)的需求是決定性的。制造業(yè)的發(fā)展，帶來了對機器視覺需求的提升；也決定了機器視覺將由過去單純的采集、分析、傳遞數(shù)據(jù)，判斷動作，逐漸朝著開放性的方向發(fā)展，這一趨勢也預(yù)示著機器視覺將與自動化更進一步的融合。需求決定產(chǎn)品，只有滿足需求的產(chǎn)品才有生存的空間，這是不變的規(guī)律,機器視覺也是如此。

2、國外研究動態(tài)

雙目體視目前主要應(yīng)用于四個領(lǐng)域：機器人導(dǎo)航、微操作系統(tǒng)的參數(shù)檢測、三維測量和虛擬現(xiàn)實。

日本大阪大學自適應(yīng)機械系統(tǒng)研究院研制了一種自適應(yīng)雙目視覺伺服系統(tǒng)，利用雙目體視的原理，如每幅圖像中相對靜止的三個標志為參考，實時計算目標圖像的雅可比短陣，從而預(yù)測出目標下一步運動方向，實現(xiàn)了對動方式未知的目標的自適應(yīng)跟蹤。該系統(tǒng)僅要求兩幅圖像中都有靜止的參考標志，無需攝像機參數(shù)。而傳統(tǒng)的視覺跟蹤伺服系統(tǒng)需事先知道攝像機的運動、光學等參數(shù)和目標的運動方式。

日本奈良科技大學信息科學學院提出了一種基于雙目立體視覺的增強現(xiàn)實系統(tǒng)（AR）注冊方法，通過動態(tài)修正特征點的位置提高注冊精度。該系統(tǒng)將單攝像機注冊（MR）與立體視覺注冊（SR）相結(jié)合，利用MR和三個標志點算出特征點在每個圖像上的二維坐標和誤差，利用SR和圖像對計算出特征點的三維位置總誤差，反復(fù)修正特征點在圖像對上的二維坐標，直至三維總誤差小于某個閾值。該方法比僅使用MR或SR方法大大提高了AR系統(tǒng)注冊深度和精度。實驗結(jié)果如圖2，白板上三角開的三頂點被作為單攝像機標定的特征點，三個三角形上的模型為虛擬場景，烏龜是真實場景，可見基本上難以區(qū)分出虛擬場景（恐龍）和現(xiàn)實場景（烏龜）。

日本東京大學將實時雙目立體視覺和機器人整體姿態(tài)信息集成，開發(fā)了仿真機器人動態(tài)行長導(dǎo)航系統(tǒng)。該系統(tǒng)實現(xiàn)分兩個步驟：首先，利用平面分割算法分離所拍攝圖像對中的地面與障礙物，再結(jié)合機器人身體姿態(tài)的信息，將圖像從攝像機的二維平面坐標系轉(zhuǎn)換到描述軀體姿態(tài)的世界坐標系，建立機器人周圍區(qū)域的地圖；基次根據(jù)實時建立的地圖進行障礙物檢測，從而確定機器人的行走方向。

日本岡山大學使用立體顯微鏡、兩個CCD攝像頭、微操作器等研制了使用立體顯微鏡控制微操作器的視覺反饋系統(tǒng)，用于對細胞進行操作，對鐘子進行基因注射和微裝配等。

麻省理工學院計算機系統(tǒng)提出了一種新的用于智能交通工具的傳感器融合方式，由雷達系統(tǒng)提供目標深度的大致范圍，利用雙目立體視覺提供粗略的目標深度信息，結(jié)合改進的圖像分割算法，能夠在高速環(huán)境下對視頻圖像中的目標位置進行分割，而傳統(tǒng)的目標分割算法難以在高速實時環(huán)境中得到令人滿意的結(jié)果，系統(tǒng)框圖如圖3。

華盛頓大學與微軟公司合作為火星衛(wèi)星“探測者”號研制了寬基線立體視覺系統(tǒng)，使“探測者”號能夠在火星上對其即將跨越的幾千米內(nèi)的地形進行精確的定位玫導(dǎo)航。系統(tǒng)使用同一個攝像機在“探測者”的不同位置上拍攝圖像對，拍攝間距越大，基線越寬，能觀測到越遠的地貌。系統(tǒng)采用非線性優(yōu)化得到兩次拍攝圖像時攝像機的相對準確的位置，利用魯棒性強的最大似然概率法結(jié)合高效的立體搜索進行圖像匹配，得到亞像素精度的視差，并根據(jù)此視差計算圖像對中各點的三維坐標。相比傳統(tǒng)的體視系統(tǒng)，能夠更精確地繪制“探測者”號周圍的地貌和以更高的精度觀測到更遠的地形。

3、國內(nèi)研究動態(tài)

浙江大學機械系統(tǒng)完全利用透視成像原理，采用雙目體視方法實現(xiàn)了對多自由度機械裝置的動態(tài)、精確位姿檢測，僅需從兩幅對應(yīng)圖像中抽取必要的特征點的三維坐標，信息量少，處理速度快，尤其適于動態(tài)情況。與手眼系統(tǒng)相比，被測物的運動對攝像機沒有影響，且不需知道被測物的運動先驗知識和限制條件，有利于提高檢測精度。

維視圖像公司采用雙目CCD相機，從相機內(nèi)參標定、鏡頭畸變標定、立體匹配、特征點分割處理等方面給出了詳細的數(shù)學模型和算法接口。其雙目標定軟件CCAS采用了張正友平面標定法，可以實現(xiàn)機器人導(dǎo)航、微操作系統(tǒng)的參數(shù)檢測、三維測量和虛擬現(xiàn)實等應(yīng)用。

東南大學電子工程系基于雙目立體視覺，提出了一種灰度相關(guān)多峰值視差絕對值極小化立體匹配新方法，可對三維不規(guī)則物體（偏轉(zhuǎn)線圈）的三維空間坐標進行非接觸精密測量。

哈工大采用異構(gòu)雙目活動視覺系統(tǒng)實現(xiàn)了全自主足球機器人導(dǎo)航。將一個固定攝像機和一個可以水平旋轉(zhuǎn)的攝像機，分別安裝在機器人的頂部和中下部，可以同時監(jiān)視不同方位視點，體現(xiàn)出比人類視覺優(yōu)越的一面。通過合理的資源分配及協(xié)調(diào)機制，使機器人在視野范圍、測跟精度及處理速度方面達到最佳匹配。雙目協(xié)調(diào)技術(shù)可使機器人同時捕捉多個有效目標，觀測相遇目標時通過數(shù)據(jù)融合，也可提高測量精度。在實際比賽中其他傳感器失效的情況下，僅僅依靠雙目協(xié)調(diào)仍然可以實現(xiàn)全自主足球機器人導(dǎo)航。

火星863計劃課題“人體三維尺寸的非接觸測量”，采用“雙視點投影光柵三維測量”原理，由雙攝像機獲取圖像對，通過計算機進行圖像數(shù)據(jù)處理，不僅可以獲取服裝設(shè)計所需的特征尺寸，還可根據(jù)需要獲取人體圖像上任意一點的三維坐標。該系統(tǒng)已通過中國人民解放軍總后勤部軍需部鑒定?？蛇_到的技術(shù)指標為：數(shù)據(jù)采集時間小于5s/人；提供身高、胸圍、腰圍、臀圍等圍度的測量精度不低于1.0cm。