【摘要】：近年來,互聯(lián)網(wǎng)時代的到來為汽車工業(yè)的發(fā)展提供了有力的技術(shù)支持,使得自動泊車系統(tǒng)成為汽車智能化研究的一個重要方向,而在自動泊車過程中,實現(xiàn)對泊車位的準(zhǔn)確檢測是泊車過程中的關(guān)鍵。機器視覺的飛速發(fā)展讓基于視覺測量的技術(shù)已成為三維測量中的一個重要方面,而線結(jié)構(gòu)光三維測量技術(shù)以非接觸性、精度高、實時性強等特點被廣泛用于工業(yè)之中。利用線結(jié)構(gòu)光的三維視覺測量原理求解出被測物體一個截面的三維信息成為研究熱點。與此同時,智能化控制技術(shù)和計算機技術(shù)等前沿科技的發(fā)展的使得無人駕駛智能車技術(shù)變成了未來科技發(fā)展的一個重要方向。而自動泊車技術(shù)又是用于無人駕駛智能車研究的一個關(guān)鍵技術(shù)。本文結(jié)合當(dāng)前無人車的應(yīng)用研究,研究并實現(xiàn)了一種基于線結(jié)構(gòu)光的汽車側(cè)位停車環(huán)境感知方法,主要內(nèi)容包括:(1)設(shè)計了汽車側(cè)位停車環(huán)境感知系統(tǒng)的總體方案并搭建了基于線結(jié)構(gòu)光視覺傳感器的汽車側(cè)位泊車環(huán)境感知系統(tǒng)�；诰�結(jié)構(gòu)光視覺傳感器的工作原理設(shè)計了線結(jié)構(gòu)光投射器+攝像機的結(jié)構(gòu)方案;根據(jù)實際工況需求,完成了攝像機、線結(jié)構(gòu)光投射器、濾光片等硬件選型以及線結(jié)構(gòu)光投射器+攝像機的安裝固定;最后,給出了汽車側(cè)位泊車環(huán)境感知系統(tǒng)的總體方案。(2)分析了線結(jié)構(gòu)光視覺傳感器的三角測量原理,建立了一種基于透視投影的汽車側(cè)位泊車環(huán)境感知系統(tǒng)的線面測量模型,提出并實現(xiàn)了一種基于平面棋盤格的汽車側(cè)位泊車環(huán)境感知系統(tǒng)的集成標(biāo)定方法。該方法一次性完成對攝像機和光平面方程的集成標(biāo)定,減少了實驗內(nèi)容,提高了系統(tǒng)的標(biāo)定效率;通過分析汽車側(cè)位泊車環(huán)境感知系統(tǒng)集成標(biāo)定的精度,驗證了系統(tǒng)集成標(biāo)定方法具有較高的精度和良好的實用性。(3)提出并實現(xiàn)了一種基于Zhang細(xì)化法和灰度質(zhì)心法的全分辨率的光條中心亞像素提取算法。分析了線結(jié)構(gòu)光光條的特點,針對泊車圖像,采用了 Zhang細(xì)化法獲取光條中心的初始值。借鑒了梯度質(zhì)心法的思想,采用基于灰度質(zhì)心法的全分辨率提取算法,實現(xiàn)了光條中心的亞像素坐標(biāo)提取。根據(jù)實驗結(jié)果驗證了該算法具有速度快,提取精度適中的特點,滿足了汽車側(cè)位泊車環(huán)境感知系統(tǒng)對實時性的要求。(4)基于感知系統(tǒng)檢測結(jié)果的直觀、可視化,進一步提出并實現(xiàn)了一種基于ROI和閡值法的Hessian矩陣的光條中心亞像素提取算法。研究了基于Hessian矩陣法的線結(jié)構(gòu)光光條中心提取算法,針對Hessian矩陣法中存在的兩個問題:一是對圖像質(zhì)量要求很高,二是計算效率不高,采用了將ROI、閡值化和Hessian矩陣法相結(jié)合的方法,實現(xiàn)了光條中心亞像素坐標(biāo)的快速提取。根據(jù)實驗結(jié)果,驗證了該算法具有提取精度高、魯棒性好、提取速度適中的特點,滿足了汽車側(cè)位泊車環(huán)境感知系統(tǒng)中三維重建的精度要求。(5)給出了汽車側(cè)位泊車環(huán)境感知系統(tǒng)的軟件設(shè)計,實現(xiàn)了基于MFC和OpenCV的算法實現(xiàn)。利用標(biāo)準(zhǔn)紙盒驗證了環(huán)境感知的測量精度,通過對泊車環(huán)境的三維重建,驗證了本文方法的可行性和正確性。
【學(xué)位授予單位】：南京理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TP391.41;U463.6
【圖文】：

于１０月份在北京舉辦的決賽中，經(jīng)過激烈的角逐，最終取得了季軍團隊的稱號，為本逡逑文的研究提供了良好的實驗平臺。在決賽中取得冠軍團隊和亞軍團隊的分別是軍事交通逡逑學(xué)院和國防科技大學(xué)。圖１．１中的圖（ａ）和圖（ｂ）分別為南京理工大學(xué)自主研發(fā)的無逡逑人駕駛車輛“行知號”和“行健號”。逡逑ｘ、ｆ＇邋＇■邋ｉ邋Ｉ邋／邋Ｉ邋－邐■＇逡逑（ａ）邋“行知號”邐（ｂ）邋“行健號’’逡逑圖１．１南京理工大學(xué)無人車逡逑與此同時，國內(nèi)的汽車企業(yè)和互聯(lián)網(wǎng)公司也競相參與無人駕駛汽車的研發(fā)。其中，逡逑百度無人駕駛技術(shù)方面發(fā)展較為成熟，已實現(xiàn)了多種復(fù)雜動作和復(fù)雜場景切換的汽車無逡逑人駕駛。逡逑１．２．２自動泊車技術(shù)的發(fā)展概況逡逑從技術(shù)角度講，自動泊車過程可以分為三個部分：車位探測、路徑規(guī)劃、停車入位，逡逑其主要工況有平行泊車、和垂直泊車兩種形式，也即側(cè)位泊車。車位探測就是利用傳感邐？．逡逑器監(jiān)測車輛周身環(huán)境，通過計算分析，判斷出適合停車的位置［１２］。本文是研究并實現(xiàn)基逡逑于線結(jié)構(gòu)光的汽車側(cè)位泊車環(huán)境感知的方法，因此，接下來將主要概述國內(nèi)外已實現(xiàn)的逡逑車位探測技術(shù)。就目前國外的研宄情況來分析，目前車位的探尋技術(shù)主要有超聲波、紅逡逑外線傳感器、激光雷達(dá)等。下面是對一些傳感器工作方法的簡單介紹：逡逑（１）基于超聲波傳感器檢測車位利用發(fā)射波和反射波之間的時間差來測量距離。當(dāng)逡逑汽車經(jīng)過泊車位時

于１０月份在北京舉辦的決賽中，經(jīng)過激烈的角逐，最終取得了季軍團隊的稱號，為本逡逑文的研究提供了良好的實驗平臺。在決賽中取得冠軍團隊和亞軍團隊的分別是軍事交通逡逑學(xué)院和國防科技大學(xué)。圖１．１中的圖（ａ）和圖（ｂ）分別為南京理工大學(xué)自主研發(fā)的無逡逑人駕駛車輛“行知號”和“行健號”。逡逑ｘ、ｆ＇邋＇■邋ｉ邋Ｉ邋／邋Ｉ邋－邐■＇逡逑（ａ）邋“行知號”邐（ｂ）邋“行健號’’逡逑圖１．１南京理工大學(xué)無人車逡逑與此同時，國內(nèi)的汽車企業(yè)和互聯(lián)網(wǎng)公司也競相參與無人駕駛汽車的研發(fā)。其中，逡逑百度無人駕駛技術(shù)方面發(fā)展較為成熟，已實現(xiàn)了多種復(fù)雜動作和復(fù)雜場景切換的汽車無逡逑人駕駛。逡逑１．２．２自動泊車技術(shù)的發(fā)展概況逡逑從技術(shù)角度講，自動泊車過程可以分為三個部分：車位探測、路徑規(guī)劃、停車入位，逡逑其主要工況有平行泊車、和垂直泊車兩種形式，也即側(cè)位泊車。車位探測就是利用傳感邐？．逡逑器監(jiān)測車輛周身環(huán)境，通過計算分析，判斷出適合停車的位置［１２］。本文是研究并實現(xiàn)基逡逑于線結(jié)構(gòu)光的汽車側(cè)位泊車環(huán)境感知的方法，因此，接下來將主要概述國內(nèi)外已實現(xiàn)的逡逑車位探測技術(shù)。就目前國外的研宄情況來分析，目前車位的探尋技術(shù)主要有超聲波、紅逡逑外線傳感器、激光雷達(dá)等。下面是對一些傳感器工作方法的簡單介紹：逡逑（１）基于超聲波傳感器檢測車位利用發(fā)射波和反射波之間的時間差來測量距離。當(dāng)逡逑汽車經(jīng)過泊車位時

圖１．３線結(jié)構(gòu)光產(chǎn)生過程逡逑結(jié)構(gòu)光的產(chǎn)生，接下來將主要從三個參數(shù)來了解激光線特征。逡逑束的功率均勻性。線束的功率均勻性由于制造變化和容差效應(yīng)而發(fā)強度變化（特別是在光束邊緣處），非平滑頂部強度分布和光散射（系統(tǒng)）。Ｃｏｈｅｒｅｎｔ已經(jīng)制定了嚴(yán)格的光束均勻度標(biāo)準(zhǔn)，該標(biāo)準(zhǔn)要求束的絕對功率水平不能低于該區(qū)域任何地方峰值的７５％。嚴(yán)格的光束產(chǎn)生更高的功率，在采集的圖像中高功率直接轉(zhuǎn)化為更好而有利于產(chǎn)生更快和更準(zhǔn)確視覺系統(tǒng)。其次，這也將有利于系統(tǒng)制得產(chǎn)品保持一致的性能。光線寬。激光線被聚焦的同時會在其長度上產(chǎn)生線寬的變化，并且到被測物體的距離變化而發(fā)生變化。線寬變化的大小在很大程度上源來產(chǎn)生線激光，所以關(guān)于線投影儀光學(xué)器件的決定對系統(tǒng)性能有線度。真實世界的投影激光線很少會很直。最常見的是，可能會出

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2752112