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高速动态视觉图像处理算法及其应用研究

作　者: 张成功
导　师: 纪军红
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 机械工程
关键词: 实时系统跟踪采集图像处理轨迹预测
分类号: TP391.41
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
下　载: 33次
引　用: 0次
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内容摘要

本文主要实现对运动目标的高速图像采集和处理，为完成这一任务，应用了基于预测的跟踪采集方法，即根据预测结果只对目标可能出现区域进行采集，通过降低采集区域来提高图像采集和处理速度，根据该思路开发了相应的图像处理算法和轨迹预测算法，完成了视觉处理系统的整体设计，并通过实验验证了设计的效果。首先搭建了一个通用实时视觉处理系统，由摄像头、视觉处理器、上位机组成，基于LabVIEW软件开发平台和NI-RTOS（实时操作系统），开发了嵌入式实时应用程序，在此平台上建立了多线程的实时图像采集和处理程序，并实现了与上位机的高速网络通信，为对各种算法的实验提供了基础。LabVIEW强大的功能使该平台具有良好的扩展性，能够支持进一步的研究应用。对几种典型图像处理算法进行了研究比较，主要进行了图像颜色模型转换、图像分割、图像滤波以及重心提取等算法的选择，并对各种算法进行了实验分析，最终确定了适合本视觉系统的图像处理算法。对轨迹预测方法进行了研究，主要对基于扩展卡尔曼滤波和三次样条插值的预测方法进行了介绍，并与本视觉处理系统的设计相结合，完成了基于预测的跟踪采集和处理程序，最后进行了抛球实验和圆周运动实验对系统性能进行了验证。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-8
第1章绪论  8-13
  1.1 课题研究的目的和意义  8
  1.2 国内外研究现状  8-11
    1.2.1 图像滤波方法  9
    1.2.2 图像分割及特征提取方法  9-10
    1.2.3 运动目标轨迹预测方法  10-11
    1.2.4 发展趋势  11
  1.3 本文主要研究的内容  11-13
第2章系统结构设计  13-27
  2.1 引言  13
  2.2 系统硬件  13-17
    2.2.1 摄像头  13-16
    2.2.2 视觉处理器  16-17
  2.3 系统软件  17-25
    2.3.1 软件结构  18-19
    2.3.2 RTOS 下实时程序的设计  19-21
    2.3.3 图像采集程序设计  21-24
    2.3.4 时间标签设计  24-25
  2.4 图像采集实验  25-26
  2.5 本章小结  26-27
第3章图像处理方法研究  27-38
  3.1 引言  27
  3.2 颜色模型转换  27-28
  3.3 图像分割  28-35
    3.3.1 边缘检测  28-30
    3.3.2 阈值处理  30-32
    3.3.3 差分图像  32-34
    3.3.4 二值图像的滤波  34-35
  3.4 目标特征提取  35-36
  3.5 图像处理实验  36-37
  3.6 本章小结  37-38
第4章轨迹预测方法研究  38-51
  4.1 引言  38
  4.2 摄像头成像模型  38-40
  4.3 轨迹预测算法  40-43
    4.3.1 扩展 Kalman 滤波  40-42
    4.3.2 三次样条插值  42-43
  4.4 抛球实验中的轨迹预测  43-47
    4.4.1 基于三次样条插值的轨迹预测  43-44
    4.4.2 基于扩展 Kalman 滤波的轨迹预测  44-46
    4.4.3 两种方法的仿真比较  46-47
  4.5 圆周运动实验中的轨迹预测  47-50
  4.6 本章小结  50-51
第5章实验与验证  51-56
  5.1 引言  51
  5.2 抛球实验结果分析  51-54
  5.3 圆周运动实验结果分析  54-55
  5.4 本章小结  55-56
结论  56-57
参考文献  57-61
致谢  61

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