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基于计算机视觉测量的草场动态监控关键技术研究

作　者: 齐刚
导　师: 李文辉
学　校: 吉林大学
专　业: 计算机应用技术
关键词: 计算机视觉测量单幅图像高度测量单应矩阵投影矩阵风速测量
分类号: TP391.41
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 25次
引　用: 1次
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内容摘要

目前我国很多草场资源的开发还没有走可持续发展的道路,建立草场数字化管理极其迫切。本文正是基于草场数字化管理中草场动态监控的关键因素做出的具体研究。从草场上植株等的高度测量和草场的风速测量出发,利用计算机视觉测量的手段,为草场的数字化管理提供较为准确的参数。目前计算机视觉测量高度已有较多的方法,本文所采取的测量方法是对上述单幅图像测量方法进行的改进,在测量的场景中放置棋盘纸,取得棋盘纸上的角点坐标,应用最小二乘的方法计算出图像平面与场景的地平面间的单应矩阵,然后由单应矩阵的特性及其与投影矩阵间的特殊关系计算出图像平面与测量场景的空间坐标系间的投影矩阵。在计算出单应矩阵和投影矩阵后,取得前景区域的高点和低点,再计算绝对高点及高点在地平面上的投影点即绝对低点；最后计算出绝对高点的Z值和前景低点与前景绝对低点所对应的世界坐标系中点之间的距离值,应用勾股定理,就可计算出前景物体高度。此方法解决了基于单幅图像测量方法的前景物体倾斜放置造成的较大测量误差的问题。传统的风速测量方法已有很多种,但大多是基于传感器的方法,本文就利用计算机视觉方法测量风速尝试一种新方法。通过读取关于场景中标识风转轮的连续视频图像中的每一帧,对每一帧进行图像的预处理、轮廓线拟合、倾斜校正、运动模糊图像恢复,最后得到转盘的中心点、标示区中点,从而计算出转盘角速度。该方法可适用于光照良好的自然条件下的风速测量,如草场等。其优点在于采用数字图像处理技术,易于实现,方法灵活,成本较低。同时该方法简单通用,对于任意摄像头或摄像机,任意分辨率的图像都可使用。

全文目录

提要  4-5
摘要  5-7
Abstract  7-11
第1章绪论  11-17
  1.1 课题背景  11-12
  1.2 计算机视觉测量技术  12-15
    1.2.1 计算机视觉测量  12-13
    1.2.2 国内外研究现状及发展趋势  13-15
  1.3 课题主要内容及关键技术  15-17
第2章计算机视觉测量原理及其处理方法  17-27
  2.1 计算机视觉测量系统组成  17
  2.2 计算机视觉测量的部分基本理论  17-23
    2.2.1 齐次坐标系  17-18
    2.2.2 摄像机成像原理  18-21
    2.2.3 摄像机的标定  21-23
  2.3 数字图像处理技术  23-27
    2.3.1 图像的边缘检测和连接  23-25
    2.3.2 图像的分割  25
    2.3.3 图像的恢复  25-27
第3章基于单幅图像的高度测量  27-40
  3.1 基于单幅图像测量高度的方法  27-30
  3.2 棋盘角点的提取与定位  30-34
    3.2.1 棋盘角点的提取  30-32
    3.2.2 棋盘角点的定位  32-34
  3.3 三维坐标向消失点的计算  34
  3.4 前景高度的计算  34-35
  3.5 实验结果与分析  35-40
第4章基于图像的风速测量  40-51
  4.1 基于连续视频图像的测量风速方法  40-41
  4.2 椭圆轮廓线的拟合  41-44
  4.3 图像的几何校正  44-46
    4.3.1 二维图形变换  44-45
    4.3.2 图像几何校正的数学模型  45-46
  4.4 转动的圆盘面图像的恢复  46-49
    4.4.1 转盘的运动函数估计  47
    4.4.2 运动模糊图像清晰度的判定  47-49
  4.5 旋转角速度求解  49
  4.6 实验结果与分析  49-51
第5章总结与展望  51-52
参考文献  52-55
作者简介及在学期间所取得的科研成果  55-56
致谢  56

基于计算机视觉测量的草场动态监控关键技术研究

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