被动光立体视觉方法（三角法）原理

详细内容

　　立体视觉的基本原理与人的双目视觉原理类似。人的双眼相距一定距离，因而双眼看到的图像稍有不同，通过这些视差人脑可以得到一些三维信息，人的视觉就有了立体感。被动光法的基本特点就是使用两个摄像机拍摄同一物体，通过两幅图像的不同得到物体表面的三维数据。
　　人眼和摄像机的成像原理都是以透镜为主的二维成像。将三维客观世界的光线投射到一个二维平面上来成像，透镜会损失一维的数据。如图1.6所示，三维世界中两个不同的点P、，在透镜系统所成的像中是一个点（使用小孔成像原理，O为光心）。
　　那么如何才能得到三维数据信息呢？使用两套透镜成像系统即可。如图1.7所示，三维世界中两个不同的点 P、Q，在以为光心的系统中成像是一个点，但在以为光心的系统中成像是两个点，再通过一个三角关系便可得到P、Q的具体三维位置。
　　要想通过两个平面像求出三维空间中点的位置，必须知道成像系统的具体位置，解算过程比较复杂，下面就以简单情况下求解一个三维空间点的具体位置为例来说明其原理。
　　标记点法通过使用外加的红外标记点和特殊滤光片，可以简化图像处理工作。由于标记点一般不多，系统处理速度非常快，通过对标记点进行跟踪可以实现实时测量。此外，标记点的算法简单，可以用硬件实现，为小型化提供了方便。
　　标记点法只能测量标记点的三维坐标。由于需要设置标记点，从而增加了操作的复杂性。
　　而且不可以进行大量点的采样测量（一般在100个标记点以内），这就决定了该方法测量的空间分辨率不是很高。
　　自动聚焦法通过调节摄像机的像距，并把摄像机焦距和像距视为已知，根据透镜成像原理求得物距。该方法采用一个摄像机，由于结构简单、参数少，故标定简单；然而深度变化时需要多次聚焦，因而速度低；精度更受限于镜头的景深和焦深，对于灰度平坦的区域测距精度不高。
　　离焦法又称象散法，其原理是物距不同的物光点在成像平面形成的光斑相对成像中心位置不同，并且光斑的大小不同，由此可以测量、计算出离焦模型。离焦法与聚焦法的区别在于不要求摄像机相对于被测点处于焦距位置，而是根据标定出的离焦模型计算被测点相对于摄像机的距离。该方法避免了由于寻求精确的焦距位置而降低测量效率的问题，但离焦模型的准确标定则是一个难以解决的问题。