双目视觉在室内助盲中的应用

发布时间：2017-09-09 22:54

  本文关键词：双目视觉在室内助盲中的应用

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【摘要】：盲人是我们社会生活当中的一个弱势群体，如何提高盲人的生活质量，让他们可以更为独立、自主的进行日常生活和工作，已经成为一个迫切需要解决的社会问题。本文从室内助盲实际需求出发，基于计算机视觉技术对室内助盲系统进行了深入细致研究，重点对摄像机标定、室内目标定位以及目标识别进行了理论分析和实验验证。 双目立体视觉是计算机视觉技术中的一个重要研究方向，它是基于类似于人眼的视差视觉原理。双目立体视觉技术一般由双目数字像机从不同角度同时获取目标物体两幅图像，并利用双目视差三角测量原理获取物体的三维空间信息，可以很容易地确定摄像机与目标物体之间的距离，实现目标定位。本文基于双目立体视觉技术，针对室内助盲中目标定位与识别这两个关键问题展开了研究，并取得初步的研究成果。 首先，，实现了双目摄像机标定以及室内目标定位。在双目立体视觉技术应用中，为了利用摄像机所拍到的二维图像来恢复空间中物体的三维信息，需要对摄像机进行标定，通过标定可以建立计算机图像到空间世界的坐标映射关系。本文分析了标定过程中世界坐标系、摄像机坐标系、图像坐标系以及像素坐标系之间的转换关系，以针孔模型为摄像机模型，并考虑了光学镜头成像所产生的径向畸变和切向畸变，给定了数学校正模型，然后基于张氏平面标定法，结合OpenCV库实现了双目摄像机标定。在此基础之上，进行了图像畸变矫正，并基于极线几何原理对立体图像对进行了校正操作，然后利用绝对误差累积和极线约束方法，实现了图像立体匹配，再根据匹配得出的视差图像完成了目标定位。 其次，提出了基于QR码标签识别的室内目标识别方法。助盲系统除了要能够对目标物体进行定位之外，还需要具备目标识别功能。在室内环境中，目标物体种类繁多，形态各异，放置杂乱，传统的目标识别方法很难有效对所有目标物体进行识别，而且识别结果基本无法满足室内助盲的需要，本文提出基于QR码标签识别的室内目标识别方法，并设计了红色圆形图案作为标签的外围标识，红色可以与黑白色QR码符号很好的从颜色特征上区分开来，而且颜色特征对于图像的尺寸、方向、视角的依赖性很小，对平移、旋转变换具有不变性，具有较高的鲁棒性。采用圆形边界设计可以通过检测标签轮廓，找出标签圆形边界的圆心位置以及半径，从而对标签准确定位，而且圆形对于噪声和光照不敏感，使外围标识的检测稳定性将更好，可以有效提高标签的识别效率。
【关键词】：计算机视觉 双目摄像机标定 目标定位 标签识别 快速响应矩阵码
【学位授予单位】：中南民族大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：R318;TN948.41
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 绪论10-15
• 1.1 研究背景及选题意义10
• 1.2 国内外研究现状10-13
• 1.2.1 国内外研究及应用现状11-13
• 1.2.2 助盲系统的发展趋势13
• 1.3 本文主要研究内容13-15
• 第2章 双目立体视觉系统15-21
• 2.1 双目立体视觉基本原理15-17
• 2.2 双目视立体视觉系统17-20
• 2.2.1 双目立体视觉系统组成18-19
• 2.2.2 双目立体视觉系统分析19-20
• 2.3 本章小结20-21
• 第3章 摄像机标定21-30
• 3.1 摄像机成像模型21-22
• 3.2 摄像机标定原理22-25
• 3.3 基于 OpenCV 的摄像机标定25-26
• 3.4 实验结果与分析26-29
• 3.5 本章小结29-30
• 第4章 室内目标定位30-40
• 4.1 三维测量30-31
• 4.2 双目立体测量31-37
• 4.2.1 对极几何32-33
• 4.2.2 校正映射33-34
• 4.2.3 立体匹配34-36
• 4.2.4 三维定位36-37
• 4.3 实验与分析37-39
• 4.4 本章小结39-40
• 第5章 室内目标识别40-50
• 5.1 助盲系统标签40-45
• 5.1.1 二维码40-41
• 5.1.2 QR 码结构41-45
• 5.2 标签设计与识别45-47
• 5.2.1 标签外围标识设计45-46
• 5.2.2 标签内部信息46-47
• 5.2.3 标签识别47
• 5.3 实验与分析47-49
• 5.4 本章小结49-50
• 第6章 全文总结与展望50-51
• 参考文献51-54
• 致谢54-55
• 附录：攻读硕士学位期间发表的论文55

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前2条

1 朱庆生;胡章平;刘然;许小艳;;立体图像对的极线校正[J];计算机工程与设计;2009年17期

2 解兰昌;谈谈标准镜头和人眼视角[J];照相机;2002年10期

中国博士学位论文全文数据库 前2条

1 朱孝开;基于核方法的图像目标识别技术研究[D];国防科学技术大学;2009年

2 徐玉华;二维光学和距离图像配准方法及其应用研究[D];合肥工业大学;2011年

本文编号：823254