【摘要】：物體的三維形貌是其重要的外顯屬性,也是機(jī)器視覺(jué)的重要研究?jī)?nèi)容。雙目立體視覺(jué)技術(shù)是通過(guò)二維圖像恢復(fù)物體三維形貌的手段之一,廣泛應(yīng)用于目標(biāo)識(shí)別、工業(yè)檢測(cè)、環(huán)境監(jiān)控等場(chǎng)合�？梢�(jiàn)光成像具有豐富的對(duì)比度和顏色、形狀信息,可以準(zhǔn)確、迅速地對(duì)被測(cè)目標(biāo)進(jìn)行識(shí)別、監(jiān)控和測(cè)量;而紅外波段的成像技術(shù)可感知被測(cè)物溫度信息,且在光線較弱、煙霧、高溫等特殊環(huán)境條件下,成像具有明顯優(yōu)勢(shì)。論文提出利用紅外波段與可見(jiàn)光波段信息的互補(bǔ)性構(gòu)建立體視覺(jué)雙目圖像,建立基于雙波段信息的立體視覺(jué)系統(tǒng),并探索其實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵技術(shù),用以支持多種環(huán)境下的目標(biāo)識(shí)別與監(jiān)控,在火災(zāi)搜救、航天探測(cè)或無(wú)人機(jī)導(dǎo)航等領(lǐng)域具有明確的應(yīng)用前景。論文搭建了雙波段立體視覺(jué)系統(tǒng)的原理樣機(jī),用兩個(gè)波段的圖像傳感器各自組成雙目立體視覺(jué)系統(tǒng),雙波段圖像同時(shí)采集,系統(tǒng)根據(jù)環(huán)境特征自適應(yīng)切換工作的基準(zhǔn)波段,采用圖像融合技術(shù)適應(yīng)不同環(huán)境下的應(yīng)用需求。論文著重研究雙波段立體視覺(jué)的多個(gè)關(guān)鍵技術(shù),其主要研究工作如下:1.提出了基于二向色鏡分光原理的共光路圖像采集方案,構(gòu)建了紅外雙目與可見(jiàn)光雙目同時(shí)成像的雙波段立體視覺(jué)系統(tǒng)原理樣機(jī),實(shí)現(xiàn)了同一視場(chǎng)中兩波段相機(jī)視角及視場(chǎng)范圍一致。設(shè)計(jì)了新的紅外相機(jī)標(biāo)定靶標(biāo),操作簡(jiǎn)便且標(biāo)定效果好。通過(guò)在木質(zhì)板材上粘貼金屬薄片,加工成與可見(jiàn)光波段的經(jīng)典棋盤(pán)格標(biāo)定靶標(biāo)布局相同的紅外靶標(biāo),經(jīng)涼水沖淋過(guò)的靶標(biāo)能夠在紅外相機(jī)中呈現(xiàn)清晰的角點(diǎn)特征。該方法的主要特點(diǎn)是可在常溫下實(shí)現(xiàn)紅外相機(jī)與可見(jiàn)光相機(jī)的同流程快速標(biāo)定。2.建立了基于模糊邏輯的多光照環(huán)境雙波段圖像融合算法,增強(qiáng)了系統(tǒng)對(duì)光照變化的魯棒性。采用可見(jiàn)光圖像平均灰度、對(duì)比度、信息熵作為輸入建立模糊邏輯系統(tǒng),經(jīng)模糊推理判斷系統(tǒng)工作環(huán)境光照情況,并在模糊系統(tǒng)輸出參數(shù)值域上建立高斯曲線,用以確定雙波段圖像系數(shù)融合權(quán)值,采用混合多分辨率分析方法實(shí)現(xiàn)了自適應(yīng)圖像融合。實(shí)驗(yàn)表明該方法對(duì)環(huán)境光照變化的適應(yīng)性好。3.設(shè)計(jì)了煙霧環(huán)境雙波段圖像的自適應(yīng)融合方法,有效抑制了煙霧對(duì)融合圖像的干擾。采用紅外與可見(jiàn)光圖像相結(jié)合的方法,判斷煙霧對(duì)成像的影響。分別提取并比較被測(cè)物雙波段圖像的外輪廓完整性,根據(jù)兩波段圖像所包含的外輪廓像素?cái)?shù)量建立自適應(yīng)融合權(quán)值,實(shí)現(xiàn)不同濃度煙霧環(huán)境下的圖像融合。實(shí)驗(yàn)表明,該融合算法能在煙霧環(huán)境下完整保留被測(cè)對(duì)象輪廓信息。4.實(shí)現(xiàn)了雙波段圖像的立體匹配算法,利用系統(tǒng)采集的兩個(gè)波段信息具有冗余性的特點(diǎn)降低誤匹配率。分別針對(duì)兩個(gè)波段圖像各自的像素灰度、梯度方向與梯度模值建立自適應(yīng)權(quán)值,構(gòu)成綜合雙波段信息的相似性測(cè)度函數(shù);通過(guò)建立大小可變的高斯加權(quán)窗口,以紅外圖像邊緣信息作為視差不連續(xù)處的初始判斷依據(jù),自適應(yīng)調(diào)整窗口形狀,提高了匹配效率。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),基于雙波段圖像的立體匹配視差圖,較單一波段圖像匹配生成的視差圖,具有更準(zhǔn)確的視差信息。5.進(jìn)行了多種環(huán)境及多個(gè)被測(cè)對(duì)象的三維形貌重建實(shí)驗(yàn),驗(yàn)證了系統(tǒng)工作的可靠性、呈現(xiàn)信息的豐富性,以及對(duì)不同環(huán)境的適應(yīng)性。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：天津大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：TP391.41

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2304040