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全景空间运动小目标三维测量研究

作 者: 陈立
导 师: 岑兆丰;李晓彤
学 校: 浙江大学
专 业: 光学工程
关键词: 全景空间 目标监控 超广角视场 畸变校正 运动小目标检测 双目视觉 三维测量
分类号: TP391.41
类 型: 硕士论文
年 份: 2012年
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内容摘要


利用摄像机获取环境图像信息,再通过计算机运算实现对视觉信息的处理,这就是目前国内外研究和应用较为广泛的计算机视觉。通过计算机视觉方法,对全景空间内的运动小目标三维测量的研究,弥补了目前小目标三维测量研究中单一视场的缺陷。本文首次提出了通过将全景空间动态视频监控与双目立体三维测量技术相结合的方法,对运动小目标在全景空间内进行三维测量研究。文章首先介绍了全景空间三维测量的研究意义和研究现状,接着分别介绍了与本课题研究相关两个技术(全景监控和三维测量)的理论基础以及本文所使用的系统。然后分章节详细阐述了本课题所使用系统的各个研究步骤:标定和校正部分详细阐述了本文采用的摄像机参数标定和双目立体参数标定方法,在光学中心标定和畸变校正部分分别就现有方法基础上提出了新的改进方法;接着阐述了校正后的各个视场采集到的图像的裁剪拼接,以及动态图像显示方法;在运动小目标检测和匹配上主要提出了一种新的基于顺序的匹配方法,介绍了目标跟踪时的视场切换理论;最后利用双目立体视觉原理进行三维测量实验。最终结果证明本文所使用系统能够很好地在全景空间内对运动小目标进行监控、目标跟踪以及三维测量。本文为通过图像拼接方式进行全景空间运动小目标实时监控提供了研究基础,同时也拓宽了运动小目标三维测量研究的范围,使之具有更加广阔的应用前景。

全文目录


致谢  4-5
摘要  5-6
Abstract  6-9
第一章 绪论  9-13
  1.1 概述  9
  1.2 全景空间视频监控的研究现状  9-10
  1.3 双目视觉三维测量的研究现状  10-11
  1.4 本文研究的主要内容  11-13
第二章 全景空间点目标三维检测系统  13-22
  2.1 多广角相机拼接空间监控系统  13-15
  2.2 双目立体视觉三维测量系统  15-17
  2.3 本文所使用的系统  17-21
    2.3.1 系统方案  17-19
    2.3.2 系统构成  19-20
    2.3.3 需要达到的性能要求  20-21
    2.3.4 期望达到的效果  21
  2.4 本章小结  21-22
第三章 标定和校正  22-46
  3.1 摄像机成像模型  22-26
    3.1.1 摄像机坐标系  22-24
    3.1.2 针孔成像模型  24-25
    3.1.3 非线性模型  25-26
  3.2 光学中心标定  26-28
    3.2.1 前置光阑法  26-27
    3.2.2 棋盘法  27-28
    3.2.3 实验测量结果  28
  3.3 畸变校正  28-35
    3.3.1 畸变产生的光学原理  28-29
    3.3.2 传统畸变校正  29-32
    3.3.3 基于多项式曲线拟合的畸变校正方法  32-33
    3.3.4 实验结果及分析  33-35
  3.4 摄像机内部参数标定  35-40
    3.4.1 摄像机标定原理  35-36
    3.4.2 常用标定方法  36-40
    3.4.3 实验测量结果  40
  3.5 双目立体标定及立体校正  40-44
    3.5.1 双目立体标定  40-41
    3.5.2 双目立体校正  41-42
    3.5.3 实验及测量结果  42-44
  3.6 本章小结  44-46
第四章 多相机图像拼接及显示  46-52
  4.1 图像裁剪与拼接  46-48
    4.1.1 图像裁剪  46-47
    4.1.2 图像拼接  47-48
  4.2 图像动态显示  48-51
    4.2.1 畸变校正及立体校正算法改进  48-50
    4.2.2 实验结果与分析  50-51
  4.3 本章小结  51-52
第五章 运动小目标检测及匹配  52-62
  5.1 引言  52-53
  5.2 运动小目标匹配  53-57
    5.2.1 基于模板匹配的小目标匹配算法  53-55
    5.2.2 顺序匹配算法  55-57
    5.2.3 实验结果及分析  57
  5.3 快速视场切换  57-61
    5.3.1 最小视场需求  57-60
    5.3.2 实验结果  60-61
  5.4 本章小结  61-62
第六章 运动小目标的三维测量  62-71
  6.1 引言  62
  6.2 三维测量结果校正  62-65
    6.2.1 测量结果及误差分析  62-64
    6.2.2 结果校正  64-65
  6.3 不同被测距离和不同被测位置的测量实验  65-70
  6.4 本章小结  70-71
第七章 总结和展望  71-73
  7.1 总结  71-72
  7.2 展望  72-73
参考文献  73-77
作者简历  77

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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 计算技术、计算机技术 > 计算机的应用 > 信息处理(信息加工) > 模式识别与装置 > 图像识别及其装置
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