全景图像的校正与拼接算法

发布时间：2017-08-01 15:01

  本文关键词：全景图像的校正与拼接算法

  更多相关文章： 车载全景 图像处理 鱼眼镜头 图像拼接 实时显示

【摘要】：近年来,随着城市经济的不断发展,汽车的使用量日益增加,造成城市道路拥挤现象日益严重,给城市交通带来极大的影响。其中由于道路汽车的过度密集,造成驾驶员在行车及泊车过程,由于视觉盲区所导致的交通事故的频繁发生,给驾驶员及马路行人的生命安全带来极大的威胁。本文针对这一现象,提出了一套车载全景显示系统,又称360度全景显示系统,该系统是在车身四周安装摄像头,采集车身四周的图像,通过图像变换的方法,将采集到的四副图像拼接成一幅从汽车上方向下看的鸟瞰图,使驾驶员能够通过驾驶室内的显示屏显示的汽车周围四个方向的环境,安全、快捷的辅助驾驶员驾驶,减少由于视觉盲区造成的交通事故的发生。论文主要分成三大部分,其中第一部分主要介绍了系统所使用的成像镜头的详细信息,并对其成像过程进行详细的分析,以此为基础,展开对整个全景系统成像部分的研究及分析。第二部分主要介绍图像处理的算法,针对于车身四周采集到的四副鱼眼图像,将其进行鱼眼图像的畸变校正,并对其进行空间逆投影变换,最后转换成汽车间身四个方向的俯视图,在使用本文提出的图像拼接算法,对四幅图像进行图像拼接,将其转换成从汽车上方向下看的鸟瞰图。其中鱼眼图像畸变校正算法采用的是多项式拟合算法,简单高效的实现了鱼眼图像的畸变校正。而图像的逆投影变换,采用的是图像的空间立体几何的分析。最后是图像拼接部分,同时也是该系统中最为核心的部分。这部分划分为图像配准,模型建立,图像坐标变换,图像融合,和图像拼接算法比较五部分。其中图像配准是采用特殊标定的实验环境,使整个系统图像变换部分得到极大的简化。在文中,考虑到车载系统的实时性问题,并且提高系统的运行速率,采用了矩阵导出的方法,能将采集到的四幅鱼眼图像,直接通过矩阵点对点的方式,拼接成全景图像,极大地提高了系统的运行速度及系统的运行时间,为系统的实时性显示环境提供可能。最后,为了保证显示的拼接图像在接缝处的连贯性,还需对最后的图像进行图像的融合算法处理。第三部分主要介绍整个车载全景显示系统所使用的硬件环境及在硬件环境下的调试效果。在介绍硬件平台部分,主要介绍了车载全景显示系统的整体设计思路,及最后的设计设计成果。
【关键词】：车载全景 图像处理 鱼眼镜头 图像拼接 实时显示
【学位授予单位】：天津科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TP391.41
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-8
• 1 前言8-19
• 1.1 课题研究背景及研究意义8-10
• 1.1.1 课题研究背景8-9
• 1.1.2 课题研究意义9-10
• 1.2 车载全景系统的国内外发展现状10-16
• 1.2.1 汽车辅助系统的发展10-13
• 1.2.2 车载全景系统的发展现状13-16
• 1.3 论文研究的主要内容16-17
• 1.4 论文各章节主要内容17-19
• 2 成像镜头的选型及图像畸变校正19-34
• 2.1 不同种类全景镜头的介绍19-22
• 2.1.1 多图像拼接系列的全景成像19-20
• 2.1.2 屋顶悬挂式成像模型20-22
• 2.1.3 项目镜头选型22
• 2.2 超广角鱼眼镜头22-25
• 2.2.1 鱼眼镜头的光学成像22-23
• 2.2.2 鱼眼镜头的成像模型23-25
• 2.3 鱼眼镜头的图像采集25-29
• 2.3.1 CMOS调试25
• 2.3.2 成像质量调试25-27
• 2.3.3 鱼眼图像中心调试27-29
• 2.4 鱼眼畸变图像的校正29-34
• 2.4.1 不同校正方法的分析29-30
• 2.4.2 鱼眼镜头畸变形成原因30-31
• 2.4.3 镜头畸变校正算法研究31-34
• 3 图像的透视变换及插值算法34-45
• 3.1 几种不同坐标系之间的转化34-39
• 3.1.1 世界坐标系与图像坐标系之间的转换35-37
• 3.1.2 坐标系的映射关系转换37-39
• 3.2 图像的插值算法39-42
• 3.2.1 最近邻域插值39
• 3.2.2 双线性插值39-40
• 3.2.3 双三次插值40-42
• 3.3 获得俯视图的流程及结果说明42-44
• 3.3.1 获得俯视图的流程42-43
• 3.3.2 俯视图的结果及分析43-44
• 3.4 小结44-45
• 4 全景鸟瞰图的获得45-57
• 4.1 全景图像拼接的基本介绍45-46
• 4.1.1 全景图像拼接的前提45
• 4.1.2 图像拼接的分析45-46
• 4.2 几种不同的全景图像拼接方法46-55
• 4.2.1 方格布标定拼接法47-52
• 4.2.2 基于菱形块的全景图像拼接方法52-55
• 4.2.3 不同图像拼接算法的比较分析55
• 4.3 图像融合55-57
• 5 车载全景显示系统设计57-63
• 5.1 车载全景显示系统57-58
• 5.2 软件设计部分58-59
• 5.3 硬件设计部分59-61
• 5.3.1 硬件组成部分59-60
• 5.3.2 硬件工作流程60-61
• 5.4 车载全景显示系统的DSP显示61-62
• 5.5 小结62-63
• 6 本文结论与未来展望63-65
• 6.1 本文结论63
• 6.2 未来展望63-65
• 7 参考文献65-71
• 8 论文发表情况71-72
• 9 致谢72-73
• 附录73

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本文编号：604787