國立台灣大學生物產業機電工程學研究所 陳韋戎 盧福明 林達德 立體視覺系統於距離量測上之應用 國立台灣大學生物產業機電工程學研究所 陳韋戎 盧福明 林達德
前言 對於空間裡的景物距離測量，立體視覺為一種有效率且實用的方法，有別於雷射等其它測距儀器，它具有快速且可以得到影像資訊等優點。
研究目的 立體視覺系統的架設 立體視覺於距離量測應用時的誤差討論
實驗設備 JAI MCL-1500 彩色攝影機 自動或手動方式對焦 5.8mm-58mm 十倍光學變焦鏡頭 1/3英寸的CCD感光元件 NTSC視訊規格 解析度 640*480
實驗設備 Meteor II 影像擷取卡 具有四個頻道的輸入，經由其中兩個頻道來連接立體視覺的兩部攝影機，以頻道切換再擷取的方法來取得兩張影像。 搭配 Matrox Image Library 做影像處理的工作。
立體視覺系統實體
立體視覺原理 Z P(X,Z) X b Xl Xr f
立體視覺影像
實驗方法 探討攝影機的焦距以及基線距離的改變對於立體視覺距離量測精度的影響。實驗所設定的焦距為f=5.8mm、f=58mm，基線距離為b=430mm、b=224mm。 將立體視覺系統設定在和欲測量的物體間已經精準量測的距離，由2m至100m每 2m的間距來做量測。
結果與討論 視野 解析度 光軸 距離量測
視野 h 透鏡 Θ f 感光元件
視野 f=5.8 mm FOV=45.8º 508 mm 430 mm
視野 f=58 mm FOV=4.8º 5130 mm 430 mm
立體視覺的解析度 b為基線距離 f為攝影機焦距 h為感光元件水平方向長 r為影像解析度 Pl-Pr為影像的像素差
立體視覺的解析度比較 b=430mm
立體視覺的解析度比較 b=224mm
攝影機光軸設定對量測距離的影響
立體視覺精度測試 b=430 mm f=5.8 mm
立體視覺精度測試 b=430 mm f=58 mm
立體視覺精度測試 b=430 mm f=5.8 mm
立體視覺 b=430 mm f=58 mm
立體視覺精度測試 b=224mm f=5.8mm
立體視覺精度測試 b=224 mm f=58 mm
立體視覺精度測試 b=224mm f=5.8mm
立體視覺精度測試 b=224mm f=58mm
立體視覺的解析度比較
結論 立體視覺系統中視野會隨著焦距增大而減小，在實驗中焦距為5.8 mm時攝影機的視角為45.8。，焦距為58mm時的視角為4.8。。 攝影機焦距及基線距離的設定會影響立體視覺量測的解析度，焦距及基線距離愈長則解析度會愈高，距離量測的精確度也就會愈高，對於100 m內的距離量測，在焦距為58 mm基線距離為430mm時的最大誤差為2.5m。
結論 立體視覺在使用上焦距短的鏡頭適合近距離且廣大視野的距離量測，而焦距長則適用於長距離時小範圍精準的量測。 立體視覺應用於距離量測的精準度主要受限於它的解析度，就立體視覺系統架設的便利性而言，要提高長距離量測的精準度，使用長焦距的鏡頭為比較適用的方法。
謝謝