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沥青路面行车性能检测摄像机标定技术研究

作　者: 华艳秋
导　师: 陈静
学　校: 武汉理工大学
专　业: 控制理论与控制工程
关键词: 摄像机标定数学模型二步法改进的非线性最优化标定方法传感器
分类号: U416.0
类　型: 硕士论文
年　份: 2006年
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内容摘要

随着我国道路建设及交通运输业的发展,精确、快速、全面地检测车辙、平整度、横坡度和构造深度等参数,对公路工程施工质量评价及养护管理具有重要意义,是我国高等级公路以及城市干线道路建设的重要课题。本课题来源于湖北省交通厅科技项目“沥青路面行车性能激光检测技术与自动化装置研究”,本文主要研究该课题中的摄像机标定技术部分。论文详细论述了摄像机标定的基本理论,包括激光三角法测量原理,摄像机的理想数学模型,实际数学模型和摄像机标定的重要意义;并介绍了几种常用的摄像机标定方法,包括近似求解标定方法,直接非线性标定方法和二步标定法,讨论了它们的优缺点和适用范围;详细讨论了一种新的摄像机标定方法—改进的非线性最优化标定方法,利用该种方法标定了长焦距镜头和短焦距镜头,并把该种方法的标定结果和常用的二步法标定结果作比较,得出了为适应本课题需要而采用该种方法在试验室里标定短焦距镜头的结论,该种方法对长焦距镜头也非常有效;另外,根据课题的测量要求,设计了符合实际需要的两种传感器—Ⅰ型传感器和Ⅱ型传感器,并讨论了它们的测量范围,分辨率等特性;用改进的非线性最优化标定方法对两种传感器分别进行标定的结果显示其测量精度达到了课题的要求。论文采用了一种新的摄像机标定方法—改进的非线性最优化的摄像机标定方法。实现了对广角镜头摄像机的精确标定,速度快,满足了课题提出的课题要求。它分为两步:(1)采用线性求解的方法来直接近似求解所有的外部参数和一些基于无畸变模型的主要内部参数;(2)采用第一步的求解值作为起始值的基础上分离畸变的非线性最优化过程。另外,在试验室完成了对两种型号的传感器的标定,利用Ⅰ型传感器实现了对路面车辙的测量;利用标定结果,实现了试验室中对路面构造深度的初步测量,重建了沥青路面的表面形状,并讨论了利用Ⅱ型传感器测量路面构造深度的可行性。

沥青路面行车性能检测摄像机标定技术研究

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