自动驾驶中相机外参优化与应用
发布时间：2021-08-07 03:34
随着自动驾驶技术及视觉传感器的快速发展,基于视觉的外参优化及应用已逐渐发展成为这个领域的核心技术之一,同时也受到学术界和产业界的关注及重视。自动驾驶车辆需要具有独立自主执行任务的能力,这将改善城市道路交通系统的安全性、可靠性,并且减小城市环境污染,缓解拥堵。在自动驾驶技术实现过程中,如何有效的提高视觉传感器的感知能力以及提供自身参考定位这个问题,仍然存在很大的挑战。本文将深入研究相机外参优化及其相关的应用。针对真实场景应用的自动驾驶车辆,本文在考虑平面约束下,对相机的外参进行自标定。在两视图几何的基础上,通过图像帧之间的关系导出新的模型,将旋转矩阵分解为两个部分;之后,在满足车辆的非完整性约束情况下,让车辆进行两次确定的运动,分别求解这两部分参数。此外,通过引入虚拟相机矫正旋转,能够以更高的精度和更快的速度求解相机外参中的平移向量。特别是当相机光轴平行于运动平面时,我们不需要求解相机之间的位姿关系,这样可以在不知道相机内参的情况获得相机的外参。设计了仿真实验,对几种相关算法进行了比较,结果显示算法的求解精度表现很好,真实场景中的实验结果也验证了该算法的有效性和简便性。在真实场景中,特别...
【文章来源】：浙江大学浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：80 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．２?ＤＡＲＰＡ挑战赛冠军车辆??
第１章绪论?浙江大学硕士学位论文??Ｃｒｕｉｓｅ宣布将于２０１９至２０２０年间推出其商业计划，如果实现，这是人类有史以来第一??次大规模量产自动驾驶汽车，对于自动驾驶领域具有里程碑的意义。Ｕｂｅｒ也将旗下的自??动驾驶业务拆分，名下拥有２５０多辆无人车（图１．３（ｃ））在路上测试，但由于造成全球首例??自动驾驶撞死人事故，使得Ｕｂｅｒ的名声急剧下滑。Ｔｅｓｌａ是美国一家电动汽车生产厂商，??其自动驾驶汽车（图１．３（ｄ））采用视觉解决方案，车内搭载了?１个前置毫米波雷达、８颗摄??像头、１２个超声波传感器，完全以摄像头为中心。除了这几家非常著名的公司外，美国??福特公司，德国宝马、奔驰公司，日本丰田、雷诺一日产、现代集团，另外还有芯片公??司因特尔、英伟达，汽车技术提供商博世，它们都在结合自身的优势研发自动驾驶技术，??为民众打造优质的自动驾驶出行服务。??（ａ）?Ｗａｙｍｏ?（ｂ）?Ｃｒｕｉｓｅ??（ｃ）?Ｕｂｅｒ?（ｄ）?Ｔｅｓｌａ??图１．３国外著名公司的自动驾驶汽车??１．２．１．２国内自动驾驶车辆研究现状??国内的自动驾驶研究起步较晚，但是相关的技术研究步伐并没有落下。从２０世纪８０??年代开始研究无人驾驶技术，１９８９年，我国的第一辆智能小车由国防科大研发，这辆小??车长１００ｃｍ、宽６０ｃｍ、重１７５ｋｇ，有一个导向轮和两个驱动轮，它有视觉感知，路径规??戈１Ｊ，运动控制系统等完备的自动驾驶系统【２（）】。１９９２年，第一辆真正意义上的无人驾驶汽??车由北京理工大学、国防科技大学、南京理工大学、清华大学、浙江大学等五所高校联??合研发，命名为ＡＴＢ－１?（ＡｕｔｏｎｏｍｏｕｓＴｅｓｔＢｅｄ－１），配
第１章绪论?浙江大学硕士学位论文??物的接收、认可。总之，无论如何，自动驾驶的未来可期。??１．２．２相机外参标定技术研究现状??１．２．２．１视觉传感器研究现状??当代视觉传感器被广泛的应用到各行各业中，视觉传感器是整个视觉系统信息??的直接来源，多数是由一个、两个或者多个相机组成，并且有时还要需要其他辅助??设备。如果按照不同图象传感器分类，一般分为ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ?Ｃｏｕｐｌｅｄ?Ｄｅｖｉｃｅ）相机与??ＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ?Ｍｅｔａｌ－Ｏｘｉｄｅ?Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）相机，ＣＣＤ?相机是目前绝大多数机器??视觉系统中所使用的工业相机，与ＣＣＤ相机相比，虽然ＣＭＯＳ相机有工艺简单、成本??低廉、低功耗、系统整合性好、区域读取图象灵活等诸多优点，但由于生产工艺上的差??距，ＣＭＯＳ目前在除噪及灵敏度方面仍逊于ＣＣＤ，因此大部分使得ＣＭＯＳ相机现在处于??民用阶段，尚无法达到大面积应用于工业领域的要求。??自动驾驶车辆上面的视觉系统，一般分为单目视觉系统、双目视觉系统和深度相??机系统。单目相机系统利用单个相机获取图像进行处理和运算，系统的特点是结构简??单，成本低，但是无法恢复场景中深度信息｜２￣。双目相机和深度相机系统的目的就??是通过某种手段恢复相机与物体之间的距离，虽然都是为了测量距离，但是双目相机??和深度相机的原理是不一样的。双目相机由两个单目相机组成，两个相机之间的距离??（ｃ）军交“猛狮２号”?（ｄ）西交“先锋号”??图１．４中国智能车未来挑战赛部分冠军车辆??８??
【参考文献】：
期刊论文
[1]世界卫生组织发布《2018年全球道路安全现状报告》[J]. 张亚丽. 中华灾害救援医学. 2019(02)
[2]道路交通运输安全发展报告（2017）[J]. Matthias Gsul,胡予红,周旋,宁丙文,米建英,刘佳,王光远,王静,董晨,张露丹. 中国应急管理. 2018(02)
[3]Apollo开放的自动驾驶之路[J]. 孙勇义. 软件和集成电路. 2017(11)
[4]无人驾驶车辆智能水平等级划分[J]. 孙扬,杨贺. 科技导报. 2017(17)
[5]基于自适应非极大值抑制的SIFT改进算法[J]. 许晓帆,王毅,王永泉. 电子设计工程. 2014(18)
[6]基于RAC标定法的CCD摄像机参数标定技术研究[J]. 马岩,王振宏,龚琳. 光学仪器. 2012(02)
[7]基于线性双曲线模型的车道线检测算法[J]. 王晓云,王永忠. 杭州电子科技大学学报. 2010(06)
[8]无人驾驶汽车的发展现状及方向[J]. 乔维高,徐学进. 上海汽车. 2007(07)
博士论文
[1]基于近似动态规划的优化控制方法及在自主驾驶车辆中的应用[D]. 连传强.国防科学技术大学 2016
[2]基于仿人智能控制的无人地面车辆自动驾驶系统研究[D]. 张卫忠.中国科学技术大学 2014
[3]自主驾驶汽车智能控制系统[D]. 孙振平.国防科学技术大学 2004
硕士论文
[1]基于多视图几何的平面移动机器人位姿提取与控制[D]. 李杨.浙江大学 2019
[2]基于单目视觉几何的智能车辆位姿估计[D]. 高严岩.浙江大学 2018
[3]基于单目视觉的室内目标定位技术研究[D]. 王婷婷.天津大学 2012
本文编号：3326997
【文章来源】：浙江大学浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：80 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．２?ＤＡＲＰＡ挑战赛冠军车辆??
第１章绪论?浙江大学硕士学位论文??Ｃｒｕｉｓｅ宣布将于２０１９至２０２０年间推出其商业计划，如果实现，这是人类有史以来第一??次大规模量产自动驾驶汽车，对于自动驾驶领域具有里程碑的意义。Ｕｂｅｒ也将旗下的自??动驾驶业务拆分，名下拥有２５０多辆无人车（图１．３（ｃ））在路上测试，但由于造成全球首例??自动驾驶撞死人事故，使得Ｕｂｅｒ的名声急剧下滑。Ｔｅｓｌａ是美国一家电动汽车生产厂商，??其自动驾驶汽车（图１．３（ｄ））采用视觉解决方案，车内搭载了?１个前置毫米波雷达、８颗摄??像头、１２个超声波传感器，完全以摄像头为中心。除了这几家非常著名的公司外，美国??福特公司，德国宝马、奔驰公司，日本丰田、雷诺一日产、现代集团，另外还有芯片公??司因特尔、英伟达，汽车技术提供商博世，它们都在结合自身的优势研发自动驾驶技术，??为民众打造优质的自动驾驶出行服务。??（ａ）?Ｗａｙｍｏ?（ｂ）?Ｃｒｕｉｓｅ??（ｃ）?Ｕｂｅｒ?（ｄ）?Ｔｅｓｌａ??图１．３国外著名公司的自动驾驶汽车??１．２．１．２国内自动驾驶车辆研究现状??国内的自动驾驶研究起步较晚，但是相关的技术研究步伐并没有落下。从２０世纪８０??年代开始研究无人驾驶技术，１９８９年，我国的第一辆智能小车由国防科大研发，这辆小??车长１００ｃｍ、宽６０ｃｍ、重１７５ｋｇ，有一个导向轮和两个驱动轮，它有视觉感知，路径规??戈１Ｊ，运动控制系统等完备的自动驾驶系统【２（）】。１９９２年，第一辆真正意义上的无人驾驶汽??车由北京理工大学、国防科技大学、南京理工大学、清华大学、浙江大学等五所高校联??合研发，命名为ＡＴＢ－１?（ＡｕｔｏｎｏｍｏｕｓＴｅｓｔＢｅｄ－１），配
第１章绪论?浙江大学硕士学位论文??物的接收、认可。总之，无论如何，自动驾驶的未来可期。??１．２．２相机外参标定技术研究现状??１．２．２．１视觉传感器研究现状??当代视觉传感器被广泛的应用到各行各业中，视觉传感器是整个视觉系统信息??的直接来源，多数是由一个、两个或者多个相机组成，并且有时还要需要其他辅助??设备。如果按照不同图象传感器分类，一般分为ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ?Ｃｏｕｐｌｅｄ?Ｄｅｖｉｃｅ）相机与??ＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ?Ｍｅｔａｌ－Ｏｘｉｄｅ?Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）相机，ＣＣＤ?相机是目前绝大多数机器??视觉系统中所使用的工业相机，与ＣＣＤ相机相比，虽然ＣＭＯＳ相机有工艺简单、成本??低廉、低功耗、系统整合性好、区域读取图象灵活等诸多优点，但由于生产工艺上的差??距，ＣＭＯＳ目前在除噪及灵敏度方面仍逊于ＣＣＤ，因此大部分使得ＣＭＯＳ相机现在处于??民用阶段，尚无法达到大面积应用于工业领域的要求。??自动驾驶车辆上面的视觉系统，一般分为单目视觉系统、双目视觉系统和深度相??机系统。单目相机系统利用单个相机获取图像进行处理和运算，系统的特点是结构简??单，成本低，但是无法恢复场景中深度信息｜２￣。双目相机和深度相机系统的目的就??是通过某种手段恢复相机与物体之间的距离，虽然都是为了测量距离，但是双目相机??和深度相机的原理是不一样的。双目相机由两个单目相机组成，两个相机之间的距离??（ｃ）军交“猛狮２号”?（ｄ）西交“先锋号”??图１．４中国智能车未来挑战赛部分冠军车辆??８??
【参考文献】：
期刊论文
[1]世界卫生组织发布《2018年全球道路安全现状报告》[J]. 张亚丽. 中华灾害救援医学. 2019(02)
[2]道路交通运输安全发展报告（2017）[J]. Matthias Gsul,胡予红,周旋,宁丙文,米建英,刘佳,王光远,王静,董晨,张露丹. 中国应急管理. 2018(02)
[3]Apollo开放的自动驾驶之路[J]. 孙勇义. 软件和集成电路. 2017(11)
[4]无人驾驶车辆智能水平等级划分[J]. 孙扬,杨贺. 科技导报. 2017(17)
[5]基于自适应非极大值抑制的SIFT改进算法[J]. 许晓帆,王毅,王永泉. 电子设计工程. 2014(18)
[6]基于RAC标定法的CCD摄像机参数标定技术研究[J]. 马岩,王振宏,龚琳. 光学仪器. 2012(02)
[7]基于线性双曲线模型的车道线检测算法[J]. 王晓云,王永忠. 杭州电子科技大学学报. 2010(06)
[8]无人驾驶汽车的发展现状及方向[J]. 乔维高,徐学进. 上海汽车. 2007(07)
博士论文
[1]基于近似动态规划的优化控制方法及在自主驾驶车辆中的应用[D]. 连传强.国防科学技术大学 2016
[2]基于仿人智能控制的无人地面车辆自动驾驶系统研究[D]. 张卫忠.中国科学技术大学 2014
[3]自主驾驶汽车智能控制系统[D]. 孙振平.国防科学技术大学 2004
硕士论文
[1]基于多视图几何的平面移动机器人位姿提取与控制[D]. 李杨.浙江大学 2019
[2]基于单目视觉几何的智能车辆位姿估计[D]. 高严岩.浙江大学 2018
[3]基于单目视觉的室内目标定位技术研究[D]. 王婷婷.天津大学 2012
本文编号：3326997
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/shengwushengchang/3326997.html
最近更新
教材专著
