?詳解 | 雙目立體視覺系統(tǒng)精度提升方法

點擊左上方藍字關(guān)注我們

全網(wǎng)搜集目標檢測相關(guān)，人工篩選最優(yōu)價值內(nèi)容

編者薦語

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(shè)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(yīng)點間的位置偏差，來獲取物體三維幾何信息的方法。

作者 | 李迎松@知乎

鏈接 | https://zhuanlan.zhihu.com/p/160946661

精度，是雙目立體視覺至關(guān)重要的指標。

雙目立體視覺系統(tǒng)，不談精度幾許，未免顯得業(yè)余！

精度不行？

“來，小同志往邊上讓一讓，下一個！”

精度很高？

“小伙子你們設(shè)備多少錢！能打個折不！”

做過雙目研究的伙伴們，肯定是經(jīng)常和精度打交道的，大部分人也肯定知道，雙目立體視覺的精度主要看的是深度方向的精度！深度圖是很多雙目設(shè)備的輸出數(shù)據(jù)，通過深度圖以及相機參數(shù)，可以算出三維點云的空間坐標，公式如下：

可知深度D DD的角色感很強，把深度估計準了，那三維點也就準了。（什么，相機標定也不準？當(dāng)我沒說?。?/span>

所以，如何讓深度精度更高？

我們再來看一個經(jīng)典公式：

可知深度精度是由算法和硬件綜合決定。

研發(fā)：“哥們，你們硬件做的不行啊！”
硬件：“屁，是你們算法不行！”
老板：“都是廢物！”

對各參數(shù)不太清楚的同學(xué)可以看下圖：

1 算法因素

（一）視差偏差越小，深度偏差越小；換言之，算法的視差精度越高，深度精度越高，深度精度和視差精度成正比。

所以更高精度的視差估計算法，自然能帶來更高的深度精度。

2 硬件因素

（二）基線越大、焦距（像素單位）越長，深度精度越高。深度精度和基線、焦距成正比。

（三）像素大小越小，同樣的物理尺寸焦距有更長的像素尺寸焦距，深度精度就越高。

3 深度范圍

上面我們分析了算法參數(shù)和硬件參數(shù)對深度精度的影響，但還有一個重要的因素，它即非硬件相關(guān)也非算法相關(guān)，它就是深度本身的大小，也即深度范圍。簡單的說，目標離鏡頭的距離不同，精度是不一樣的。

對上一節(jié)的公式（3）再多做一步推導(dǎo)：

（四）測量目標離系統(tǒng)越近，深度精度越高。

4 總結(jié)

我想大家其實在實際應(yīng)用中都會有一些直觀的理解，比如（1）算法越好，精度越高，明擺著嘛?。?）相機分辨率越高，精度越高，這不廢話嘛?。?）基線越長，精度越高，顯而易見嘛！

本文的目的就是通過公式推導(dǎo)來嚴格證明，以讓大家更加清晰的明白各因素影響精度的本質(zhì)，從而更科學(xué)的指導(dǎo)雙目系統(tǒng)的設(shè)計。再來匯總一下上面的四條結(jié)論：

（一）視差偏差越小，深度偏差越??；換言之，算法的視差精度越高，深度精度越高，深度精度和視差精度成正比。
（二）基線越大、焦距（像素單位）越長，深度精度越高。深度精度和基線、焦距成正比。
（三）像素大小越小，同樣的物理尺寸焦距有更長的像素尺寸焦距，深度精度就越高。
（四）測量目標離系統(tǒng)越近，深度精度越高。

所以同學(xué)們你們現(xiàn)在知道怎么設(shè)計雙目系統(tǒng)能提高精度了嗎？

（1）選高精度視差估計算法
（2）在應(yīng)用場景允許、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性滿足需求的情況下，盡可能延長基線。
（3）在視場范圍、景深滿足需求的情況下，盡可能選擇長焦鏡頭
（4）在算力允許的情況下，選擇高分辨率相機（本質(zhì)上應(yīng)該是像素尺寸小的相機，有的相機提高了分辨率，只是提升了視域，但像素尺寸不變，那精度也不變）
（5）測量距離適當(dāng)拉近（這點往往是場景需求決定的）

本文僅做學(xué)術(shù)分享，如有侵權(quán)，請聯(lián)系刪文。

END

雙一流大學(xué)研究生團隊創(chuàng)建，專注于目標檢測與深度學(xué)習(xí)，希望可以將分享變成一種習(xí)慣！

整理不易，點贊三連↓