測定三度空間平面景觀位置的單眼計算機視覺

Abstract

本論文提出兩種單眼計算機視覺方法用來測定平面景觀在三度空間的位置和方向。其 中被動視覺法是用以測定一已知大小及架構的多面體，而主動視覺法是用以測定一任 意未知的多面體。在被動視覺法中，我們選擇一個方塊做為測定的對象；藉此研究做 為可移動機械人定位問題的基礎探討。本法的基本理論是透視投影中的消失點。透視 投影方塊的消失點將被用以表示方塊某一平面的三度空間方向；再藉由已知方塊的大 小來決定此平面的三度空間位置。最後再根據方塊已知的架構計算出此方塊的三度空 間幾何模型。為了修正誤差，在本法中我們提出一個橢溳誤差模式用以定義消失點的 範圍及機率分佈狀況；再配合重覆修正法修正消失點的位置使得（１）求得的方塊能 與方塊的幾何模型相一致，且（２）將求得的方塊反投影到影像平面上後也能與影像 上的原始資料相一致。 在主動視覺法中，我們採用一個雷射打光設備在物體表面上產生特徵藉以做為分析位 置的依據。本法所使用的打光技術稱為格子編碼法。首先我們藉由各平面上不同形狀 、大小的格子，將各平面區分開來。再用最小平方法修正代表各平面的影像格子圖像 ，使得各平面都可求得兩個較為合理的消失點。利用類似於被動視覺法中的定位公式 ，經由消失點、物表格子圖像的大小及其幾何架構求得各平面的三度空間方程式。最 後我們再從三度空間的觀點提出一個〞滿足幾何條件法〞來修正已求得的平面方程式 ，使得最終平面上的格子圖像能滿足經由雷射投影計算出來的格子圖像的原始資料相 一致。 最後，我們列舉了數個有關這兩種方法的實驗，藉以印；證此方法的效益。從實驗中 我們獲得令人滿意的結果。