針對大視場雙目相機(jī)標(biāo)定中的精度低和非線性畸變問題,提出了一種結(jié)合BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的大尺寸虛擬靶標(biāo)標(biāo)定技術(shù)。鑒于單角點(diǎn)棋盤格具有易制作、高精度的特性,構(gòu)建大尺寸虛擬靶標(biāo);利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的非線性映射能力直接建立角點(diǎn)的像素坐標(biāo)和世界坐標(biāo)映射關(guān)系;用建立的映射網(wǎng)絡(luò)對測試樣本進(jìn)行三維重建,并與傳統(tǒng)的線性標(biāo)定方法進(jìn)行對比實(shí)驗(yàn)。結(jié)果表明,該方法操作簡單,且重建距離相對誤差為0.92%,優(yōu)于傳統(tǒng)的線性標(biāo)定方法,可用于大視場雙目相機(jī)標(biāo)定。 

【文章來源】：光學(xué)技術(shù). 2017,43(04)北大核心CSCD

【文章頁數(shù)】：5 頁

【部分圖文】：

圖１雙目相機(jī)傳感器模型得到

的局限性，提出基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的虛擬靶標(biāo)大視場雙目標(biāo)定方法。２．１單角點(diǎn)棋盤格構(gòu)建虛擬靶標(biāo)的方法標(biāo)定的高精度往往依附于靶標(biāo)在相機(jī)視野中的覆蓋率，隨著靶標(biāo)在視野中覆蓋率的下降，標(biāo)定精度急速降低。然而，大面積的標(biāo)定靶標(biāo)制造加工困難而且不易操作，對實(shí)驗(yàn)造成一定的困難。為此，本文提出一種虛擬立體大尺寸靶標(biāo)的構(gòu)建方法。將打印的單角點(diǎn)靶標(biāo)粘貼在三坐標(biāo)測量機(jī)探頭上，用相機(jī)拍攝探頭在某豎直平面內(nèi)不同位置處單角點(diǎn)靶標(biāo)的圖像。下一平面進(jìn)行同樣操作，所得到的所有圖像即為虛擬靶標(biāo)。單角點(diǎn)棋盤格圖形如圖２所示，構(gòu)建虛擬靶標(biāo)過程如圖３所示，靶標(biāo)整體效果如圖４所示。２．２ＢＰ神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的相機(jī)標(biāo)定原理根據(jù)Ｋｏｌｍｏｇｏｒｏｖ定理和ＢＰ定理可知一個三層的ＢＰ（ＢａｃｋＰｒｏｐａｇａｔｉｏｎ）神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在理論上可以逼近任何函數(shù)。ＢＰ網(wǎng)絡(luò)能學(xué)習(xí)和存貯大量的輸入－輸出模式映射關(guān)系，而無需事先揭示描述這種映射關(guān)系的數(shù)學(xué)方程。ＢＰ神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)包括輸入層（Ｉｎｐｕｔ－ｌａｙｅｒ）、隱層（Ｈｉｄｄｅｎｌａｙｅｒ）和輸出層（Ｏｕｔｐｕｔｌａｙ－３１５第４期劉小娟，等：基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的虛擬靶標(biāo)大視場雙目相機(jī)標(biāo)定技術(shù)

圖２單角點(diǎn)靶標(biāo)圖３構(gòu)建虛擬靶標(biāo)圖４虛擬靶標(biāo)效果圖ｅｒ），是一種多層前饋網(wǎng)絡(luò)，其結(jié)構(gòu)如圖５所示。圖５神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖本文方法將左、右相機(jī)的像素坐標(biāo)作為輸入節(jié)點(diǎn)的初始值，故輸入層有４個節(jié)點(diǎn)；靶標(biāo)的三維坐標(biāo)作為輸出節(jié)點(diǎn)的值，故輸出層有３個節(jié)點(diǎn)。隱層設(shè)為ｌ個節(jié)點(diǎn)，輸入向量［ｘ１，ｘ２，ｘ３，ｘ４］，ｗｊｉ為第ｊ（ｊ＝１，２，…，ｌ）點(diǎn)與輸入層第ｉ（ｉ＝１，２，３，４）個節(jié)點(diǎn)的連接權(quán)值。則第ｊ個隱層節(jié)點(diǎn)的輸入值可表示為ＮＥＴｊ＝∑４ｉ＝１（ｘｉ×ｗｊｉ）（７）Ｏｊ＝ｆ１（ＮＥＴｊ）（８）隱層節(jié)點(diǎn)的作用函數(shù)ｆ１通常選�。笮妥儞Q函數(shù)，設(shè)輸出層節(jié)點(diǎn)ｋ與隱層節(jié)點(diǎn)ｊ的連接權(quán)值為ｗｋｊ，輸出層節(jié)點(diǎn)的作用函數(shù)ｆ２通常選用線性變換函數(shù)，則輸出層節(jié)點(diǎn)ｋ的輸出為ｙｋ＝ｆ２（∑ｌｊ＝１（ｗｋｊ×Ｏｊ）（９）誤差函數(shù)采用均方誤差函數(shù)，對所有樣本，總誤差為Ｅ＝１２∑３ｐ＝１∑４ｋ＝１（ｙｋｐ－＾ｙｋｐ）２（１０）３實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析本實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)設(shè)備如圖６所示，主要包括美國Ｂｒｏｗｎ＆Ｓｈａｒｐｅ公司Ｇｌｏｂａｌ系列三坐標(biāo)測量機(jī)一臺，其測量范圍為：７００ｍｍ×１０００ｍｍ×６６０ｍｍ；廣州精譜徠公司Ｇ１ＧＤ０５Ｃ型號的相機(jī)兩臺，該產(chǎn)品分辨率為６４０×４８０像素，幀率１３０ｆｐｓ；單角點(diǎn)靶標(biāo)一個；三腳架兩個；ＰＣ機(jī)一臺以及千兆網(wǎng)ＧＩＧＥ接口數(shù)據(jù)線三條等。為對比分析本文方法的性能，采用目

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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碩士論文
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本文編號：3229002