基于雙目立體視覺的船舶軌跡跟蹤算法研究
【圖文】：
圖像序列。５．２對(duì)左右相機(jī)進(jìn)行標(biāo)定基于雙目視覺的船舶軌跡跟蹤需要先對(duì)雙目攝像頭進(jìn)行標(biāo)定，根據(jù)標(biāo)定方式的不同，可以分為傳統(tǒng)的標(biāo)定方法、自標(biāo)定的方法和基于主動(dòng)視覺的方法。傳統(tǒng)的標(biāo)定方法有Ｚｈａｎｇ［１８］方法、ＤＬＴ方法［１９］和Ｔｓａｉ方法［２０］，這些方法計(jì)算攝像頭的參數(shù)需要將標(biāo)定物作為參照，但是傳統(tǒng)的標(biāo)定方法適用于對(duì)標(biāo)定的結(jié)果精度要求較高的應(yīng)用場(chǎng)合，因此更適用于船舶測(cè)距。利用傳統(tǒng)的標(biāo)定方法，對(duì)左右兩個(gè)攝像頭分別進(jìn)行標(biāo)定，選擇棋盤格作為標(biāo)定的參考物，圖２所示為左攝像頭所用的標(biāo)定圖像序列，，運(yùn)用ＭＡＴＬＡＢ標(biāo)定工具箱計(jì)算得到左右攝像頭參數(shù)的標(biāo)定結(jié)果，該結(jié)果如表１、表２所列。圖２標(biāo)定圖像序列表１攝像頭內(nèi)參標(biāo)定結(jié)果左攝像頭右攝像頭焦距［１１１３．２００６９１０８７．０９２０９］［１２８５．０４７６１１２５４．６５５７８］主點(diǎn)［３００．３２１６１２０５．５４０７４］［３３５．２３６７９２６１．９６１０１］表２攝像頭外參標(biāo)定結(jié)果（右攝像頭相對(duì)左攝像頭的位置）旋轉(zhuǎn)向量ｏｍ＝［０．０３２６６－０．００４２４－０．００５２５］平移向量Ｔ＝［－２０６．２９２４００．２０５９５１９．５０５５５］從標(biāo)定結(jié)果可以看出，左右攝像頭的焦距基本相同，并且它們對(duì)應(yīng)的ｘ軸和ｙ軸的等效焦距也相同。攝像頭拍攝得到的圖像尺寸為６４０×４８０，內(nèi)參矩陣反應(yīng)出的主點(diǎn)坐標(biāo)也基本在（３２０，２４０）附近，這些都符合預(yù)期的標(biāo)定結(jié)果。５．３船舶軌跡跟蹤為了保證在實(shí)際工程中船舶軌跡測(cè)量的準(zhǔn)確性，實(shí)驗(yàn)通過(guò)兩個(gè)６４０×４８０的工業(yè)攝像頭來(lái)采集船舶圖像數(shù)據(jù)，運(yùn)用
頭焦距［１１１３．２００６９１０８７．０９２０９］［１２８５．０４７６１１２５４．６５５７８］主點(diǎn)［３００．３２１６１２０５．５４０７４］［３３５．２３６７９２６１．９６１０１］表２攝像頭外參標(biāo)定結(jié)果（右攝像頭相對(duì)左攝像頭的位置）旋轉(zhuǎn)向量ｏｍ＝［０．０３２６６－０．００４２４－０．００５２５］平移向量Ｔ＝［－２０６．２９２４００．２０５９５１９．５０５５５］從標(biāo)定結(jié)果可以看出，左右攝像頭的焦距基本相同，并且它們對(duì)應(yīng)的ｘ軸和ｙ軸的等效焦距也相同。攝像頭拍攝得到的圖像尺寸為６４０×４８０，內(nèi)參矩陣反應(yīng)出的主點(diǎn)坐標(biāo)也基本在（３２０，２４０）附近，這些都符合預(yù)期的標(biāo)定結(jié)果。５．３船舶軌跡跟蹤為了保證在實(shí)際工程中船舶軌跡測(cè)量的準(zhǔn)確性，實(shí)驗(yàn)通過(guò)兩個(gè)６４０×４８０的工業(yè)攝像頭來(lái)采集船舶圖像數(shù)據(jù)，運(yùn)用雙目視覺的方法分別對(duì)左右圖像船舶的運(yùn)動(dòng)軌跡進(jìn)行測(cè)量，實(shí)驗(yàn)中采集視頻的速率為２５ｆｐｓ，能較好地滿足測(cè)量的實(shí)時(shí)性要求。為了驗(yàn)證本文算法對(duì)船舶軌跡跟蹤的適用性，實(shí)驗(yàn)１選取船舶圖像中“江城汽渡０１號(hào)”中“０”字上方和下方的點(diǎn)作為跟蹤的特征點(diǎn)，分別記為特征點(diǎn)一和特征點(diǎn)二。并將本文提出的算法與傳統(tǒng)的卡爾曼濾波（ＣＳＫ）算法進(jìn)行對(duì)比。考慮到提高估計(jì)值的精度，因此在計(jì)算圖像點(diǎn)位置時(shí)采用亞像素級(jí)的提取方法，以得到更精確的特征點(diǎn)坐標(biāo)。圖３（ａ）為左攝像頭拍攝得到的第１幀和第４００幀的船舶圖像，采用亞像素級(jí)坐標(biāo)的提取方法得到對(duì)應(yīng)的特征點(diǎn)一的坐標(biāo)為（４１５．７１７，９７．４５７）、（６８．７６１，９３．９７８），特征點(diǎn)二的坐標(biāo)為（４１６．５８７，１１０
【作者單位】： 武漢理工大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院;武漢理工大學(xué)航運(yùn)學(xué)院;
【基金】：國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(51579204)資助
【分類號(hào)】：TP391.41
【參考文獻(xiàn)】
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【共引文獻(xiàn)】
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本文編號(hào)：2524882
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