【摘要】：近年來,互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代的到來為汽車工業(yè)的發(fā)展提供了有力的技術(shù)支持,使得自動(dòng)泊車系統(tǒng)成為汽車智能化研究的一個(gè)重要方向,而在自動(dòng)泊車過程中,實(shí)現(xiàn)對(duì)泊車位的準(zhǔn)確檢測(cè)是泊車過程中的關(guān)鍵。機(jī)器視覺的飛速發(fā)展讓基于視覺測(cè)量的技術(shù)已成為三維測(cè)量中的一個(gè)重要方面,而線結(jié)構(gòu)光三維測(cè)量技術(shù)以非接觸性、精度高、實(shí)時(shí)性強(qiáng)等特點(diǎn)被廣泛用于工業(yè)之中。利用線結(jié)構(gòu)光的三維視覺測(cè)量原理求解出被測(cè)物體一個(gè)截面的三維信息成為研究熱點(diǎn)。與此同時(shí),智能化控制技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)等前沿科技的發(fā)展的使得無人駕駛智能車技術(shù)變成了未來科技發(fā)展的一個(gè)重要方向。而自動(dòng)泊車技術(shù)又是用于無人駕駛智能車研究的一個(gè)關(guān)鍵技術(shù)。本文結(jié)合當(dāng)前無人車的應(yīng)用研究,研究并實(shí)現(xiàn)了一種基于線結(jié)構(gòu)光的汽車側(cè)位停車環(huán)境感知方法,主要內(nèi)容包括:(1)設(shè)計(jì)了汽車側(cè)位停車環(huán)境感知系統(tǒng)的總體方案并搭建了基于線結(jié)構(gòu)光視覺傳感器的汽車側(cè)位泊車環(huán)境感知系統(tǒng)�；诰�結(jié)構(gòu)光視覺傳感器的工作原理設(shè)計(jì)了線結(jié)構(gòu)光投射器+攝像機(jī)的結(jié)構(gòu)方案;根據(jù)實(shí)際工況需求,完成了攝像機(jī)、線結(jié)構(gòu)光投射器、濾光片等硬件選型以及線結(jié)構(gòu)光投射器+攝像機(jī)的安裝固定;最后,給出了汽車側(cè)位泊車環(huán)境感知系統(tǒng)的總體方案。(2)分析了線結(jié)構(gòu)光視覺傳感器的三角測(cè)量原理,建立了一種基于透視投影的汽車側(cè)位泊車環(huán)境感知系統(tǒng)的線面測(cè)量模型,提出并實(shí)現(xiàn)了一種基于平面棋盤格的汽車側(cè)位泊車環(huán)境感知系統(tǒng)的集成標(biāo)定方法。該方法一次性完成對(duì)攝像機(jī)和光平面方程的集成標(biāo)定,減少了實(shí)驗(yàn)內(nèi)容,提高了系統(tǒng)的標(biāo)定效率;通過分析汽車側(cè)位泊車環(huán)境感知系統(tǒng)集成標(biāo)定的精度,驗(yàn)證了系統(tǒng)集成標(biāo)定方法具有較高的精度和良好的實(shí)用性。(3)提出并實(shí)現(xiàn)了一種基于Zhang細(xì)化法和灰度質(zhì)心法的全分辨率的光條中心亞像素提取算法。分析了線結(jié)構(gòu)光光條的特點(diǎn),針對(duì)泊車圖像,采用了 Zhang細(xì)化法獲取光條中心的初始值。借鑒了梯度質(zhì)心法的思想,采用基于灰度質(zhì)心法的全分辨率提取算法,實(shí)現(xiàn)了光條中心的亞像素坐標(biāo)提取。根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了該算法具有速度快,提取精度適中的特點(diǎn),滿足了汽車側(cè)位泊車環(huán)境感知系統(tǒng)對(duì)實(shí)時(shí)性的要求。(4)基于感知系統(tǒng)檢測(cè)結(jié)果的直觀、可視化,進(jìn)一步提出并實(shí)現(xiàn)了一種基于ROI和閡值法的Hessian矩陣的光條中心亞像素提取算法。研究了基于Hessian矩陣法的線結(jié)構(gòu)光光條中心提取算法,針對(duì)Hessian矩陣法中存在的兩個(gè)問題:一是對(duì)圖像質(zhì)量要求很高,二是計(jì)算效率不高,采用了將ROI、閡值化和Hessian矩陣法相結(jié)合的方法,實(shí)現(xiàn)了光條中心亞像素坐標(biāo)的快速提取。根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果,驗(yàn)證了該算法具有提取精度高、魯棒性好、提取速度適中的特點(diǎn),滿足了汽車側(cè)位泊車環(huán)境感知系統(tǒng)中三維重建的精度要求。(5)給出了汽車側(cè)位泊車環(huán)境感知系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì),實(shí)現(xiàn)了基于MFC和OpenCV的算法實(shí)現(xiàn)。利用標(biāo)準(zhǔn)紙盒驗(yàn)證了環(huán)境感知的測(cè)量精度,通過對(duì)泊車環(huán)境的三維重建,驗(yàn)證了本文方法的可行性和正確性。
【學(xué)位授予單位】：南京理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TP391.41;U463.6
【圖文】：

于１０月份在北京舉辦的決賽中，經(jīng)過激烈的角逐，最終取得了季軍團(tuán)隊(duì)的稱號(hào)，為本逡逑文的研究提供了良好的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。在決賽中取得冠軍團(tuán)隊(duì)和亞軍團(tuán)隊(duì)的分別是軍事交通逡逑學(xué)院和國(guó)防科技大學(xué)。圖１．１中的圖（ａ）和圖（ｂ）分別為南京理工大學(xué)自主研發(fā)的無逡逑人駕駛車輛“行知號(hào)”和“行健號(hào)”。逡逑ｘ、ｆ＇邋＇■邋ｉ邋Ｉ邋／邋Ｉ邋－邐■＇逡逑（ａ）邋“行知號(hào)”邐（ｂ）邋“行健號(hào)’’逡逑圖１．１南京理工大學(xué)無人車逡逑與此同時(shí)，國(guó)內(nèi)的汽車企業(yè)和互聯(lián)網(wǎng)公司也競(jìng)相參與無人駕駛汽車的研發(fā)。其中，逡逑百度無人駕駛技術(shù)方面發(fā)展較為成熟，已實(shí)現(xiàn)了多種復(fù)雜動(dòng)作和復(fù)雜場(chǎng)景切換的汽車無逡逑人駕駛。逡逑１．２．２自動(dòng)泊車技術(shù)的發(fā)展概況逡逑從技術(shù)角度講，自動(dòng)泊車過程可以分為三個(gè)部分：車位探測(cè)、路徑規(guī)劃、停車入位，逡逑其主要工況有平行泊車、和垂直泊車兩種形式，也即側(cè)位泊車。車位探測(cè)就是利用傳感邐？．逡逑器監(jiān)測(cè)車輛周身環(huán)境，通過計(jì)算分析，判斷出適合停車的位置［１２］。本文是研究并實(shí)現(xiàn)基逡逑于線結(jié)構(gòu)光的汽車側(cè)位泊車環(huán)境感知的方法，因此，接下來將主要概述國(guó)內(nèi)外已實(shí)現(xiàn)的逡逑車位探測(cè)技術(shù)。就目前國(guó)外的研宄情況來分析，目前車位的探尋技術(shù)主要有超聲波、紅逡逑外線傳感器、激光雷達(dá)等。下面是對(duì)一些傳感器工作方法的簡(jiǎn)單介紹：逡逑（１）基于超聲波傳感器檢測(cè)車位利用發(fā)射波和反射波之間的時(shí)間差來測(cè)量距離。當(dāng)逡逑汽車經(jīng)過泊車位時(shí)

于１０月份在北京舉辦的決賽中，經(jīng)過激烈的角逐，最終取得了季軍團(tuán)隊(duì)的稱號(hào)，為本逡逑文的研究提供了良好的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。在決賽中取得冠軍團(tuán)隊(duì)和亞軍團(tuán)隊(duì)的分別是軍事交通逡逑學(xué)院和國(guó)防科技大學(xué)。圖１．１中的圖（ａ）和圖（ｂ）分別為南京理工大學(xué)自主研發(fā)的無逡逑人駕駛車輛“行知號(hào)”和“行健號(hào)”。逡逑ｘ、ｆ＇邋＇■邋ｉ邋Ｉ邋／邋Ｉ邋－邐■＇逡逑（ａ）邋“行知號(hào)”邐（ｂ）邋“行健號(hào)’’逡逑圖１．１南京理工大學(xué)無人車逡逑與此同時(shí)，國(guó)內(nèi)的汽車企業(yè)和互聯(lián)網(wǎng)公司也競(jìng)相參與無人駕駛汽車的研發(fā)。其中，逡逑百度無人駕駛技術(shù)方面發(fā)展較為成熟，已實(shí)現(xiàn)了多種復(fù)雜動(dòng)作和復(fù)雜場(chǎng)景切換的汽車無逡逑人駕駛。逡逑１．２．２自動(dòng)泊車技術(shù)的發(fā)展概況逡逑從技術(shù)角度講，自動(dòng)泊車過程可以分為三個(gè)部分：車位探測(cè)、路徑規(guī)劃、停車入位，逡逑其主要工況有平行泊車、和垂直泊車兩種形式，也即側(cè)位泊車。車位探測(cè)就是利用傳感邐？．逡逑器監(jiān)測(cè)車輛周身環(huán)境，通過計(jì)算分析，判斷出適合停車的位置［１２］。本文是研究并實(shí)現(xiàn)基逡逑于線結(jié)構(gòu)光的汽車側(cè)位泊車環(huán)境感知的方法，因此，接下來將主要概述國(guó)內(nèi)外已實(shí)現(xiàn)的逡逑車位探測(cè)技術(shù)。就目前國(guó)外的研宄情況來分析，目前車位的探尋技術(shù)主要有超聲波、紅逡逑外線傳感器、激光雷達(dá)等。下面是對(duì)一些傳感器工作方法的簡(jiǎn)單介紹：逡逑（１）基于超聲波傳感器檢測(cè)車位利用發(fā)射波和反射波之間的時(shí)間差來測(cè)量距離。當(dāng)逡逑汽車經(jīng)過泊車位時(shí)

圖１．３線結(jié)構(gòu)光產(chǎn)生過程逡逑結(jié)構(gòu)光的產(chǎn)生，接下來將主要從三個(gè)參數(shù)來了解激光線特征。逡逑束的功率均勻性。線束的功率均勻性由于制造變化和容差效應(yīng)而發(fā)強(qiáng)度變化（特別是在光束邊緣處），非平滑頂部強(qiáng)度分布和光散射（系統(tǒng)）。Ｃｏｈｅｒｅｎｔ已經(jīng)制定了嚴(yán)格的光束均勻度標(biāo)準(zhǔn)，該標(biāo)準(zhǔn)要求束的絕對(duì)功率水平不能低于該區(qū)域任何地方峰值的７５％。嚴(yán)格的光束產(chǎn)生更高的功率，在采集的圖像中高功率直接轉(zhuǎn)化為更好而有利于產(chǎn)生更快和更準(zhǔn)確視覺系統(tǒng)。其次，這也將有利于系統(tǒng)制得產(chǎn)品保持一致的性能。光線寬。激光線被聚焦的同時(shí)會(huì)在其長(zhǎng)度上產(chǎn)生線寬的變化，并且到被測(cè)物體的距離變化而發(fā)生變化。線寬變化的大小在很大程度上源來產(chǎn)生線激光，所以關(guān)于線投影儀光學(xué)器件的決定對(duì)系統(tǒng)性能有線度。真實(shí)世界的投影激光線很少會(huì)很直。最常見的是，可能會(huì)出

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2752112