【摘要】：物體的三維形貌是其重要的外顯屬性,也是機器視覺的重要研究內(nèi)容。雙目立體視覺技術是通過二維圖像恢復物體三維形貌的手段之一,廣泛應用于目標識別、工業(yè)檢測、環(huán)境監(jiān)控等場合。可見光成像具有豐富的對比度和顏色、形狀信息,可以準確、迅速地對被測目標進行識別、監(jiān)控和測量;而紅外波段的成像技術可感知被測物溫度信息,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。論文提出利用紅外波段與可見光波段信息的互補性構建立體視覺雙目圖像,建立基于雙波段信息的立體視覺系統(tǒng),并探索其實現(xiàn)的關鍵技術,用以支持多種環(huán)境下的目標識別與監(jiān)控,在火災搜救、航天探測或無人機導航等領域具有明確的應用前景。論文搭建了雙波段立體視覺系統(tǒng)的原理樣機,用兩個波段的圖像傳感器各自組成雙目立體視覺系統(tǒng),雙波段圖像同時采集,系統(tǒng)根據(jù)環(huán)境特征自適應切換工作的基準波段,采用圖像融合技術適應不同環(huán)境下的應用需求。論文著重研究雙波段立體視覺的多個關鍵技術,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,構建了紅外雙目與可見光雙目同時成像的雙波段立體視覺系統(tǒng)原理樣機,實現(xiàn)了同一視場中兩波段相機視角及視場范圍一致。設計了新的紅外相機標定靶標,操作簡便且標定效果好。通過在木質(zhì)板材上粘貼金屬薄片,加工成與可見光波段的經(jīng)典棋盤格標定靶標布局相同的紅外靶標,經(jīng)涼水沖淋過的靶標能夠在紅外相機中呈現(xiàn)清晰的角點特征。該方法的主要特點是可在常溫下實現(xiàn)紅外相機與可見光相機的同流程快速標定。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,增強了系統(tǒng)對光照變化的魯棒性。采用可見光圖像平均灰度、對比度、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)融合權值,采用混合多分辨率分析方法實現(xiàn)了自適應圖像融合。實驗表明該方法對環(huán)境光照變化的適應性好。3.設計了煙霧環(huán)境雙波段圖像的自適應融合方法,有效抑制了煙霧對融合圖像的干擾。采用紅外與可見光圖像相結(jié)合的方法,判斷煙霧對成像的影響。分別提取并比較被測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數(shù)量建立自適應融合權值,實現(xiàn)不同濃度煙霧環(huán)境下的圖像融合。實驗表明,該融合算法能在煙霧環(huán)境下完整保留被測對象輪廓信息。4.實現(xiàn)了雙波段圖像的立體匹配算法,利用系統(tǒng)采集的兩個波段信息具有冗余性的特點降低誤匹配率。分別針對兩個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權值,構成綜合雙波段信息的相似性測度函數(shù);通過建立大小可變的高斯加權窗口,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),自適應調(diào)整窗口形狀,提高了匹配效率。實驗發(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,具有更準確的視差信息。5.進行了多種環(huán)境及多個被測對象的三維形貌重建實驗,驗證了系統(tǒng)工作的可靠性、呈現(xiàn)信息的豐富性,以及對不同環(huán)境的適應性。
[Abstract]:......
【學位授予單位】：天津大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TP391.41

【參考文獻】

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本文編號：2304040