針對汽車防碰撞系統(tǒng)的問題,以圖像測距技術(shù)為背景,對其中的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了研究。首先,根據(jù)相對運(yùn)動學(xué)原理,由圖像測距實驗平臺在假定沿光軸方向移動采集圖片,在此基礎(chǔ)上運(yùn)用改進(jìn)的SIFT匹配算法對圖像進(jìn)行匹配獲得匹配點,計算所得到的匹配點的世界坐標(biāo),從而獲得距離值;其次,通過室內(nèi)實驗計算證明了所推導(dǎo)的測距原理的正確性;最后,將圖像測距技術(shù)應(yīng)用在汽車防碰撞系統(tǒng)中,實驗結(jié)果證明,測距系統(tǒng)平均誤差為8.507 7 mm,精度較高,驗證了整個方案的可行性和有效性。 

【文章來源】：電子測量與儀器學(xué)報. 2017,31(06)北大核心CSCD

【文章頁數(shù)】：7 頁

【部分圖文】：

相機(jī)移動示意圖

次。最后通過圖像處理的方法和相應(yīng)的技術(shù)計算特征點的三維坐標(biāo)，獲得相機(jī)與物體之間的距離。操作過程具有如下步驟。圖1相機(jī)移動示意圖Fig．1Schematicdiagramofcameramovement1)將相及其滑動機(jī)構(gòu)對準(zhǔn)測距場景，如圖1所示。本實驗的滑動機(jī)構(gòu)是需要將相機(jī)沿光軸方向移動的高精度導(dǎo)軌。2)首先，使用滑動機(jī)構(gòu)將相機(jī)沿光軸方向移動一段距離，相機(jī)對同一場景的成像的前后兩個位置采集圖片。然后，將這兩個位置采集的圖片當(dāng)作立體圖像進(jìn)行保存編號。假設(shè)相機(jī)向前移動前所采集的圖片定義為遠(yuǎn)景圖，近景圖則是被移動后，如圖2所示。圖2移動前后圖像Fig．2Theimagesbeforeandaftercameramovement3)剔除無匹配點的方法是通過改進(jìn)的SIFT算法來完成，并優(yōu)化匹配算法。來完成對采集的立體圖像特征點的匹配。該方法主要通過遠(yuǎn)景圖內(nèi)標(biāo)出與近景圖出現(xiàn)的共同場景，是由于遠(yuǎn)景圖具有更大的空間范圍。4)根據(jù)改進(jìn)的SIFT算法得到匹配點，計算出特征點的三維坐標(biāo)。圖2所示的單相機(jī)定焦測距示意圖是針孔成像模型，便于進(jìn)行幾何分析。將相機(jī)移動前的相機(jī)光學(xué)中心定為原點o，并將相機(jī)沿著光軸前移，從而建立空間直角坐標(biāo)系o-xyz，如圖3所示，其中的圖像平面為xoy。由步驟2)所述，對同一場景分別在兩個位置采集圖片。相機(jī)沿著光軸前移后的圖像平面設(shè)定為x'o'y'，光學(xué)中心為o'。場景中的任意一點為s，移動前的點為s1，移動后的點為s2。在同一坐標(biāo)系下對這兩個模型進(jìn)行分析。像點s1在直線om上，點s2在直線om'上，兩直線的斜率在理想模型中是相同的，作直線ss2的延長線交直線om于點s'2。ss1直線是通過移前透鏡的中心點o1，ss2直線是通過移后的透鏡中心點o2，其中f是相機(jī)的固定焦距，并且oo1=oo2=f。平

圖則是被移動后，如圖2所示。圖2移動前后圖像Fig．2Theimagesbeforeandaftercameramovement3)剔除無匹配點的方法是通過改進(jìn)的SIFT算法來完成，并優(yōu)化匹配算法。來完成對采集的立體圖像特征點的匹配。該方法主要通過遠(yuǎn)景圖內(nèi)標(biāo)出與近景圖出現(xiàn)的共同場景，是由于遠(yuǎn)景圖具有更大的空間范圍。4)根據(jù)改進(jìn)的SIFT算法得到匹配點，計算出特征點的三維坐標(biāo)。圖2所示的單相機(jī)定焦測距示意圖是針孔成像模型，便于進(jìn)行幾何分析。將相機(jī)移動前的相機(jī)光學(xué)中心定為原點o，并將相機(jī)沿著光軸前移，從而建立空間直角坐標(biāo)系o-xyz，如圖3所示，其中的圖像平面為xoy。由步驟2)所述，對同一場景分別在兩個位置采集圖片。相機(jī)沿著光軸前移后的圖像平面設(shè)定為x'o'y'，光學(xué)中心為o'。場景中的任意一點為s，移動前的點為s1，移動后的點為s2。在同一坐標(biāo)系下對這兩個模型進(jìn)行分析。像點s1在直線om上，點s2在直線om'上，兩直線的斜率在理想模型中是相同的，作直線ss2的延長線交直線om于點s'2。ss1直線是通過移前透鏡的中心點o1，ss2直線是通過移后的透鏡中心點o2，其中f是相機(jī)的固定焦距，并且oo1=oo2=f。平面som是穿過z軸并且垂直于像平面xoy的平面。圖3相機(jī)移動成像Fig．3Theimagingofcameramovement截取平面som單獨分析，如圖3所示。r1、r2為像點、到光心的距離，即平面xoy中的極半徑，如圖4所示。圖4(a)包含的為更大的場景空間，圖4(b)包含的則為更過的細(xì)節(jié)。并且圖4(a)和(b)都包含的像平面a'b'c'd'為公共場景。圖4中的abcd為像平面大校為此可以在

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]短距離激光測距傳感器系統(tǒng)設(shè)計[J]. 王順錄,李黨娟,范源,郝冬杰.  國外電子測量技術(shù). 2016(11)
[2]基于陣列圖像的自適應(yīng)光場三維重建算法研究[J]. 丁偉利,陳瑜,馬鵬程,黃向生,張旭光.  儀器儀表學(xué)報. 2016(09)
[3]基于回波探測的汽車防撞系統(tǒng)智能測距方法[J]. 陸興華,彭意達(dá).  電子測量技術(shù). 2016(06)
[4]基于光場成像的三維測量方法的研究[J]. 王宇,張旭,李晨,屠大維.  儀器儀表學(xué)報. 2015(06)
[5]基于改進(jìn)Harris-SIFT算子的快速圖像配準(zhǔn)算法[J]. 許佳佳,張葉,張赫.  電子測量與儀器學(xué)報. 2015(01)
[6]飛行時間法三維成像攝像機(jī)數(shù)據(jù)處理方法研究[J]. 潘華東,王其聰,謝斌,許世芳,劉濟(jì)林.  浙江大學(xué)學(xué)報(工學(xué)版). 2010(06)
[7]基于分塊的攝像機(jī)內(nèi)外參數(shù)標(biāo)定方法[J]. 梁冬泰,王宣銀.  上海交通大學(xué)學(xué)報. 2009(03)
[8]基于單目視覺的空間定位算法[J]. 趙天云,郭雷,張利川.  西北工業(yè)大學(xué)學(xué)報. 2009(01)

碩士論文
[1]基于定焦平移序列圖像的測距技術(shù)研究[D]. 欒長一.沈陽理工大學(xué) 2013



本文編號：3563898