雙目立體視覺

概念定義

雙目立體視覺係一種模擬生物雙眼視差、以兩部攝像頭感知三維空間嘅技術。系統同時拍攝同一場景，利用物體喺左右影像入面嘅位置差異計算深度，從而取得物體距離、空間位置同表面形態等三維資訊。車輛可用呢種技術感知障礙物距離；配合紅外攝像頭時，亦可實時捕捉車廂或指定空間內手部嘅三維座標。

工作原理

雙目系統嘅測距基礎係視差。兩部攝像頭之間保留一段距離，稱為基線；同一空間點投影到左右影像後，通常會出現水平位置差，呢個差值就係視差。深度可用公式 Z=fb/d 表示，其中 Z 係目標深度，f 係攝像頭焦距，b 係雙目基線，d 係視差。當焦距同基線固定，系統便可由視差推算目標同攝像頭之間嘅距離。

完整處理流程包括相機標定、立體校正、特徵匹配同三維重建。相機標定用於確定攝像頭成像相關參數；立體校正將左右影像調整至便於搜尋對應點嘅幾何關係；特徵匹配負責識別兩幅影像中屬於同一物體位置嘅像素或區域；三維重建再按匹配所得視差計算深度。SGBM半全局匹配係可用於視差匹配嘅算法之一。

技術構成

系統主要由雙目攝像頭、固定兩部攝像頭相對位置嘅結構、影像處理模組，以及標定、校正、匹配與重建算法組成。基線同焦距係深度計算嘅核心參數，而左右影像之間能否建立可靠對應關係，會直接影響三維資訊嘅取得。

弱紋理區域缺少足夠特徵點，容易令左右影像匹配失敗。注意力機制可用於改善無紋理表面嘅匹配；雙目影像超分辨算法亦可透過生成對抗網絡提升低解像度影像質素及三維重建精度。雙目視覺亦可同激光雷達融合，以結合不同感知方式，減少單一感測器量測範圍所帶來嘅限制。

應用場景

喺汽車領域，雙目立體視覺可用於障礙物距離計算同自動駕駛環境感知。喺車廂互動系統入面，雙目或紅外攝像頭可追蹤手部三維座標，令系統辨識手部喺指定空間內嘅位置。雙目視覺亦應用於三維重建、醫療手術、工業製造、智能家居、航空航天測量、消費機械人及裸眼3D顯示等範疇。

技術特點與限制

雙目立體視覺透過影像本身取得深度資訊，除距離之外，亦保留場景外觀同物體輪廓，可支援空間定位及三維重建。其主要限制來自影像匹配：表面缺乏紋理時難以尋找對應點，匹配失敗會令相關區域無法形成可靠深度；隨住測量距離增加、視差變細，測距精度亦會下降。因此，相機標定、影像校正、匹配算法與攝像頭基線設計都係系統實現嘅關鍵部分。