1.1 研究目的及意义

视觉是一个古老的研究课题，对于视觉形成原理的探索应该在很早以前就开始了，最早的一个具有里程碑意义的实验发生在1959年，生物学家Huble和Wiesel将电极植入猫的视觉皮层，并在猫的眼前投影各种线条和形状，他们发现猫的大脑的初级视觉皮层有各种各样的细胞，其中最重要的是当它们朝着某个特定方向运动时，对面向边缘产生回应的细胞。后来这个实验的结论被不断总结为：视觉神经系统对事物复杂的表示来源于简单的特征，也就是一种层层抽象的表示方法。

计算机是20世纪最先进的科学技术发明之一，对人类的生产活动和社会活动产生了极其重要的影响，并以强大的生命力飞速发展，计算机视觉这一学科应运而生。计算机视觉是使用计算机及相关设备对生物视觉的一种模拟，它的主要任务就是通过对采集的图片或视频进行处理以获得相应场景的三维信息，就像人类和许多其他类生物每天所做的那样。。

双目立体视觉是机算机视觉的一个重要分支，它是基于视差原理并利用成像设备从不同的位置获取被测物体的两幅图像，通过计算图像对应点间的位置偏差，来获取物体三维几何信息的方法。双目立体视觉系统在机器视觉领域有着广泛的应用前景。双目体视目前主要应用于四个领域：机器人导航、微操作系统的参数检测、三维测量和虚拟现实。日本奈良科技大学信息科学学院提出了一种基于双目立体视觉的增强现实系统（AR）注册方法，通过动态修正特征点的位置提高注册精度；浙江大学机械系统完全利用透视成像原理，采用双目体视方法实现了对多自由度机械装置的动态、精确位姿检测，仅需从两幅对应图像中抽取必要的特征点的三维坐标，信息量少，处理速度快，尤其适于动态情况；华盛顿大学与微软公司合作为火星卫星“探测者”号研制了宽基线立体视觉系统，使“探测者”号能够在火星上对其即将跨越的几千米内的地形进行精确的定位玫导航；东南大学电子工程系基于双目立体视觉，提出了一种灰度相关多峰值视差绝对值极小化立体匹配新方法，可对三维不规则物体（偏转线圈）的三维空间坐标进行非接触精密测量。

双目立体视觉这一有着广阔应用前景的学科，随着光学，电子学以及计算机技术的发展，将不断进步，逐渐实用化，不仅将成为工业检测，生物医学，虚拟现实等领域。目前在国外，双目立体视觉技术已广泛应用于生产，生活中，而我国正处于初始阶段，尚需要广大科技工作者共同努力，为其发展做出贡献。在机器视觉赖以普及发展的诸多因素中，有技术层面的，也有商业层面的，但制造业的需求是决定性的。制造业的发展，带来了对机器视觉需求的提升；也决定了机器视觉将由过去单纯的采集、分析、传递数据，判断动作，逐渐朝着开放性的方向发展，这一趋势也预示着机器视觉将与自动化更进一步的融合。需求决定产品，只有满足需求的产品才有生存的空间，这是不变的规律,机器视觉也是如此。

现如今三维重建技术在各个领域都有很大的需求，不论是人们日常的生活娱乐还是工业中的质量检测，还是在工程上的设计辅助都有重大应用，目前已经出现算法支持三维物体的三维重构，本文将在此基础上进一步研究三维物体的背景虚化方法。

1.2 国内外研究现状分析

双目视觉测量系统大致分为三种类型：1）利用单台或两台摄像机和激光扫描或LCD编码光投影的三角测量方法，如GOM公司的ATOS三维数字化测量仪，主要用于自由曲面测量；2）利用两台外部方位固定的摄像机构成的被动式立体视觉测量系统或附加投影的主动式立体视觉测量系统，由于像机预先安置在固定支架上，在实验室中完成外参校准工作，所以限制了系统使用的灵活性，不能根据不同的测量体进行调整，限制了测量范围，难以满足大型构件的在线测量要求；3）利用两台任意放置的摄像机构成，两台摄像机的外部方位通过现场校准的方法确定。为实现大型构件的真正在线测量，从上个世纪九十年代中期起，科技工作者对立体视觉测量系统的现场校准问题进行了广泛的研究，开发出了适用于现场测量的立体视觉测量系统，如Metronor的DCS系统和 Lecia的V-STARS/M系统。

Metronor 的 DCS 系统，由两台摄像机、专利光学测头、外参校准棒、笔记本电脑及三脚架等组成。DCS 系统采用带有 6 个光学特征点的外参校准棒完成双机系统的在线校准，同样利用含有 5 个光学特征点的光学测头进行大空间三维测量，其测量范围为1.5 m~10 m，分辨率为0.001 mm，长度测量精度指标：±0.020 mm/2.5 m，±0.03 mm/6 m,±0.06 mm/10 m。该系统应用于汽车、航空、造船及铸造领域中各种大型部件的测量。

Lecia 的 V-STARS/M 系统也是现场校准的立体视觉测量系统的典型代表，其测量精度高，在世界范围内获得了广泛应用。它也采用接触式光学测头作为成像目标，利用含有反射式光学特征点的光学测棒实现大尺寸三维坐标测量。该系统在大范围内几何尺寸测量方面具有较强的技术优势，主要表现在测量速度快、方便携带、使用灵活、可在狭小的空间测量、受温度影响小、可在振动环境下工作和测量精度高，在10 m范围内其测量精度可达到0.06 mm~0.085 mm。因此广泛地应用于航空航天以及天线安装等大型装置的测量。上述两个系统根据被测工件的特点在现场按照一定的布局进行设置，利用光学参考棒对两台摄像机之间的外部方位参数进行现场校准。