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路面自动检测装置中的结构光三维检测标定技术研究

作　者: 张磊
导　师: 刘宛予
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 仪器科学与技术
关键词: 路面检测结构光系统角点提取摄像机标定多摄像机标定
分类号: TP274.4
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
下　载: 175次
引　用: 2次
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内容摘要

随着道路建设及交通运输业的发展,世界各国对公路性能的要求越来越高,公路的等级也需要进行严格地评定。精确、快速的路面检测方法受到世界各国的关注。路面检测系统的标定是黑龙江省科技攻关项目“多功能路面检测技术与设备研究”中的一个子课题。该路面检测装置利用结构光视觉系统来检测路面。因此对结构光系统的标定是本文的主要研究内容。首先,在详细分析了结构光测量原理的基础上,建立了结构光视觉系统模型。并研究了图像的去噪方法和标定点提取方法。接着,本文对结构光系统的标定分为结构光光平面的标定和摄像机的标定,其中摄像机的标定是结构光系统标定的重点。总结了几种常用的摄像机标定方法,在此基础上提出了一种新的摄像机标定方法-混合标定法,即线性方法和神经网络相结合的标定方法。并对上述几种标定方法进行了标定实验,进行了对比性实验,实验证明混合标定法的标定精度最高。为了提高路面检测精度,系统采用了两个摄像机对路面进行检测。本文研究了几种常用的多个摄像机的全局标定方法,并改进了其中的世界坐标唯一法,使得结构光系统可以现场标定,从而保证了标定状态和工作状态的一致性。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-8
第1章绪论  8-16
  1.1 课题背景  8-13
    1.1.1 研究目的和意义  8
    1.1.2 路面检测技术发展现状  8-13
    1.1.3 课题来源  13
  1.2 路面自动检测装置  13-15
  1.3 本文研究的主要工作  15-16
第2章结构光系统及其数学模型  16-27
  2.1 结构光综述  16-19
    2.1.1 结构光概述  16-17
    2.1.2 结构光三维测量基本原理  17-19
  2.2 结构光系统模型  19-21
  2.3 结构光系统标定技术的研究现状  21-25
    2.3.1 摄像机标定方法综述  21-22
    2.3.2 结构光系统标定方法综述  22-25
  2.4 路面自动检测装置中的结构光三维检测系统  25-26
  2.5 本章小结  26-27
第3章标定图像的预处理和光平面标定  27-41
  3.1 图像的去噪  27-28
  3.2 角点坐标提取  28-33
    3.2.1 曲线相交法  29-30
    3.2.2 SUSAN算法  30-31
    3.2.3 Harris角点提取方法  31-33
    3.2.4 本文中采用的角点提取方法  33
  3.3 结构光光平面的标定  33-37
    3.3.1 本文中采用的光平面上点的提取方法  34-35
    3.3.2 光平面方程标定  35-37
  3.4 实验结果  37-40
    3.4.1 实验系统  37-38
    3.4.2 实验步骤  38
    3.4.3 实验结果  38-40
  3.5 本章小结  40-41
第4章单个摄像机的标定方法  41-55
  4.1 摄像机系统模型  41-42
  4.2 传统的摄像机标定方法  42-45
    4.2.1 线性标定  42-44
    4.2.2 非线性标定  44-45
  4.3 神经网络的标定方法  45-47
  4.4 混合标定法  47-48
  4.5 标定实验  48-52
    4.5.1 实验结果  49-51
    4.5.2 实验分析  51-52
  4.6 标定精度分析  52-54
    4.6.1 结构光系统精度分析理论  52-53
    4.6.2 误差源分析  53-54
  4.7 本章小结  54-55
第5章全局标定  55-61
  5.1 全局标定方法  55-57
  5.2 本文中采用的全局标定法  57-58
  5.3 全局标定实验设计  58-60
  5.4 本章小结  60-61
结论  61-62
参考文献  62-66
攻读学位期间发表的学术论文  66-68
致谢  68

路面自动检测装置中的结构光三维检测标定技术研究

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