双目立体视觉技术在多点触控中的应用研究

论文摘要

立体视觉是计算机视觉领域的一个重要课题,其目的在于重构场景的三维几何信息。立体视觉在机器人导航系统、航空及遥感测量、军事应用、工业自动化等中有着比较广泛的应用,所以对立体视觉的研究具有十分重要的意义。双目立体视觉是立体视觉的一个重要的分支。双目立体视觉理论是在模拟人类视觉系统研究的基础上建立起来的。对于双目立体视觉的研究,主要包括摄像机标定、特征检测、立体匹配和三维重建几个方面的内容。本论文中采用了双目立体视觉技术来实现多点触控,主要研究了摄像机标定、特征提取、触控点跟踪、多点触控系统设计等几方面内容,主要完成了如下工作：首先,分析了双目立体视觉及多点触控技术的国内外研究现状,为本文的研究工作奠定了基础。其次,主要介绍了张友正摄像机标定原理,然后进行了摄像机的标定实验,在理论与实验的基础上得出了双目摄像机的内外参数,更为重要的一点就是通过标定原理推导出了触控转换公式。再次,将双目立体视觉技术中的标定方法应用到多点触控中,通过图像处理方法对触控点进行特征提取,然后计算触控点坐标并进行跟踪,实验证明该方法能有效解决多触点遮挡问题,可支持最多四个触点的精确定位。这也是本课题的创新之处。论文利用Vc++,OpenCV进行了实验的算法编程。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题来源及研究意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 双目立体视觉研究现状
• 1.2.2 多点触控技术研究现状
• 1.3 本文的研究工作
• 1.4 论文的组织结构
• 1.5 本章小结
• 第2章 双目摄像机标定
• 2.1 概述
• 2.2 摄像机模型
• 2.2.1 常用坐标系及其关系
• 2.2.2 透镜畸变
• 2.3 传统的摄像机标定方法
• 2.3.1 利用透视变换摄像机标定法
• 2.3.2 Tsai两步标定法
• 2.3.3 张正友标定法
• 2.4 实验结果及分析
• 2.4.1 实验步骤
• 2.4.2 实验结果及分析
• 2.5 由图像坐标转换为触控点世界坐标
• 2.6 本章小结
• 第3章 触控点特征提取
• 3.1 原始触控点识别
• 3.2 改进触控点识别
• 3.2.1 改进综述
• 3.2.2 改进算法及结果
• 3.3 本章小结
• 第4章 触控点跟踪
• 4.1 目标跟踪算法概述
• 4.2 基于颜色直方图的跟踪算法
• 4.2.1 Meanshift算法
• 4.2.2 Camshift算法
• 4.3 距离跟踪法
• 4.4 角度跟踪法
• 4.5 遮挡情况分析
• 4.5.1 测试过程
• 4.5.2 手指跟踪流程图
• 4.5.3 程序测试和问题改进
• 4.5 本章小结
• 第5章 基于双目立体视觉技术的多点触控系统的设计与实现
• 5.1 概述
• 5.2 系统的硬件组成
• 5.3 系统的软件设计
• 5.3.1 技术路线与方案
• 5.3.2 数据流程图
• 5.3.3 详细程序流程图
• 5.3.4 模块划分及函数说明
• 5.4 本章小结
• 总结与展望
• 一、总结
• 二、展望
• 参考文献
• 附录:攻读硕士学位期间发表的论文
• 致谢