无人车反射式全景视觉感知技术研究

针对应用最多的2种单视点曲面反射式全景视觉系统——双曲面反射式和抛物面反射式全景视觉系统存在的安装精度高和远心透镜造价高等缺点,提出了多视点抛物面反射式全景视觉系统。首先分析了系统视点的分布情况,建立了系统成像的参数模型,利用类比单视点曲面反射式全景视觉系统模型进行投影点解算,然后分析了焦散面的特性。其次利用系统成像模型依次建立了系统的最大仰角、最大水平探测距离和分辨率的参数模型,讨论了对其产生影响的因数。在此分析的基础上研制了多视点抛物面反射式全景视觉系统样机,该样机成像效果好、安装精度高、成本低。最后实验验证了最大仰角参数模型、最大水平探测距离参数模型和分辨率的参数模型的正确性,最大仰角参数且与抛物面反射镜参数p成反比,最大水平探测距离参数与目标大小成正比,分辨率的参数与目标大小成正比且与目标所处位置的远近成反比。     

交通灯路口的前车运动状态测定研究

为了提高汽车安全行驶系统的安全性及减少交通灯路口的交通事故,提出了一种交通灯路口的前车运动状态测定技术。该技术是采用双目立体视觉系统与三角测量原理相结合的思想,处理和定位由两个CCD摄像头从不同的角度采集到的前方车辆和交通灯的图像对,再利用立体匹配的方法,得出相互对应的两对特征点;其次,根据摄像机标定技术,得出摄像机的内外参数,再由平行双目立体视觉系统的三角测量原理及视差原理,得到摄像头距前车的距离和距交通灯的距离,再由距离差原理,实现对交通灯路口的前车运动状态的测定。实验结果表明,该设计方案有效地实现了对交通灯路口的前车运动状态的测定,具有较高的测量精度和应用价值。     

基于机器视觉的公路沥青混凝土路面抗滑性能检测

文中以某高速公路为例，利用机器视觉采集混凝土沥青路面三维图像，通过光轴平行双目立体视觉系统构建混凝土沥青路面三维重构模型，并提取模型中能量特征、熵特征、对比度特征，并依据特征提取结果分析路面粗糙度，完成公路沥青混凝土路面抗滑性能检测。结果显示，该方法的检测效果良好，可准确获取路面粗糙度。     

双目视觉与惯性测量单元相对姿态在线标定

为了对两种传感器进行更好的融合,以实现更高的组合导航定位精度,文章基于多状态约束卡尔曼滤波器,提出了一种能够在线标定双目相机与IMU相对姿态误差的方法。     

基于全景图像的热带果园三维全景虚拟漫游系统研究

以热带果园三维全景虚拟漫游系统的构建为目标,利用鱼眼镜头和单反数码相机获取全景图像,并对全景图像进行拼接制作了三维全景虚拟漫游系统,该系统实现了对热带果园的数字化、虚拟化、信息化展示,从而提升了热带果园的信息化管理水平及热带水果的知名度和品牌效应。     

基于全景视觉的态势感知系统研究

本文首先介绍了态势感知的概念和全景视觉态势感知系统的组成及特点,概述基于全景视觉的态势感知系统的应用需求背景和在军民用领域实际的应用情况。接着介绍了全景视觉系统的技术实现途径及各技术途径的优劣,指出实现全景视觉需要解决的摄像机选型技术、全景光机成像技术、全景光学及通信控制技术、全景图像处理技术、全景图像显示技术等关键技术问题。最后详细介绍了系统在陆、海、空、天的军用领域及其他民用领域的市场应用分析,并给出了本文的总结展望。     

基于计算机视觉方法的古建筑变形监测

针对古建筑整体变形和局部变形监测需要,提出基于计算机视觉方法的古建筑变形监测系统。考虑到古建筑变形微量、缓变,监测过程相机布设受限等特点,引入张正友相机标定法消除相机光轴需垂直目标的局限性,实现将任意倾斜图像转至三维坐标系进行分析,并利用亚像素插值技术提高了监测精度,测试的归一化精度达到99.5%。利用该系统分别进行了实验室振动台缩尺古建筑模型的二维平面振动监测、北京故宫博物院咸福宫井亭简化模型静态监测试验,以验证该系统用于古建结构变形监测的可行性。结果表明：基于计算机视觉方法的古建筑变形监测系统可用于古建筑受长期荷载和偶然荷载下结构变形的无损监测,其支持有靶标和无靶标两种变形监测;在偶然荷载下有、无靶标结构变形监测误差均小于8%,在长期荷载下有靶标结构变形监测误差小于4%。     

基于尺度不变特征变换算法(SIFT)立体匹配的结构三维振动位移监测

为解决传统单目视觉位移测量方法无法获得结构三维运动信息的不足,将双目立体视觉应用于结构的三维位移监测中。使用Python语言,在Pycharm平台上进行算法编译,采用Shi-Tomasi角点检测算法与尺度不变特征变换算法相结合,实现左右两幅图像特征点的立体匹配。通过图像预处理,提取匹配的目标特征点坐标,进而实现结构三维位移监测,并将该方法应用在五层框架模型的振动台试验中,获得地震动作用下结构的三维位移时程。试验结果表明：该方法测得的位移时程曲线与拉线式位移计数据吻合较好,Z向最大峰值位移相差1.29 mm,误差绝对值在8%以内,在频域也有较好的表现。并通过改变基线距离和相机的偏转角度来验证该方法的鲁棒性,表明了该方法用作结构三维位移全过程监测的可行性。     

明火定位中线性模型的摄像机标定方法

通常采用双目视觉技术实现对明火的空间定位,其中摄像机标定是双目视觉定位技术中的关键问题.基于线性模型,设计了自寻的消防水炮对明火自动检测与定位过程中的摄像机标定算法,实现了从世界坐标系到像素坐标系的转换,为控制消防水炮动作提供参数.实际测试表明,该方法计算速度快,精度高,具有较高的工程应用价值.     

一种车载双目相机自标定方法

本文提出一种车载双目相机安装外参自标定方法。传统的车载相机标定一般依赖特定标定场地、标志物和标定设备,低效、高成本、无法实地在线地标定。一些新的方法:结合SLAM或VIO的外参标定方法基于点、线特征匹配,开放道路纹理低,精度不高;通过匹配高精度地图真值,结合道路元素对标定参数校正,适用于外参动态调优,不适用开放道路、缺乏参考真值的标定需求。针对高精度地图众包采集方式,本文方法首先基于车道提取与跟踪模型检测车辆行驶状态、并通过检测点采样评估道路面平整程度,自动筛选车辆直行、平整的道路面拟合参数化平面;然后基于左手系建立世界坐标系,并通过相机坐标系与世界坐标系的欧式变换计算外参;最后构建外参验证模型,在线评估外参精度。实验证明本文方法能准确标定相机安装外参,满足地图采集应用需求,并实现自动化,提高标定效率。