【摘 要】
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避障传感器是智能化安防设备中非常重要的一个子系统。随着热红外相机的小型化、低成本化,基于红外双目视觉的避障传感器相关技术得以发展,它能够弥补可见光双目视觉相机在夜晚等特殊环境下难以正常工作的不足。本文对红外双目视觉的图像预处理、相机标定、极线校正、立体匹配展开了研究,实现了一套避障传感器系统。研究了在双目立体视觉中红外图像的预处理技术。针对原始图像的非均匀性,采用两点校正使得图像清晰;针对原始图像
【出 处】
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中国科学院大学(中国科学院上海技术物理研究所)
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避障传感器是智能化安防设备中非常重要的一个子系统。随着热红外相机的小型化、低成本化,基于红外双目视觉的避障传感器相关技术得以发展,它能够弥补可见光双目视觉相机在夜晚等特殊环境下难以正常工作的不足。本文对红外双目视觉的图像预处理、相机标定、极线校正、立体匹配展开了研究,实现了一套避障传感器系统。研究了在双目立体视觉中红外图像的预处理技术。针对原始图像的非均匀性,采用两点校正使得图像清晰;针对原始图像的高动态范围,采用双边滤波与动态范围压缩,有效保留了图像细节的同时又压缩了图像数据量。研究了红外双目系统的标定。根据不同材质反射率不同的原理设计了适用于热红外相机的圆形点阵标定板,与棋盘格标定板进行了对比研究,实验发现两者效果均可满足标定需求,圆形点阵标定板的效果略优。分析了镜头在调焦、对焦过程中的相机模型,并在镜头对焦过程中进行了标定实验,证明了对于此类镜头的相机需要进行多段标定才能够获得其完整相机模型。研究了红外双目图像的极线校正。针对实拍场景图像不满足极线约束的情况,采用Bouguet算法基于相机标定的结果对图像进行了校正。以某个角点为观察点,可以看到行方向上的差异从18个像素下降至1～2个像素,校正效果优秀。研究了红外双目图像的立体匹配算法。从可见光双目视觉常用的半全局立体匹配算法入手,阐述了其兼顾效果与效率的优点。但由于红外图像细节纹理弱、噪声大,利用相同的算法所生成的视差图比较粗糙、边缘不清晰且内部存在大量空洞。本文采用基于快速双边空间的视差图修复算法,对粗糙视差图进行了修复,通过实验证明可获得较高质量的红外视差图。本文建立了基于红外双目视觉的避障传感器系统,根据双目相机标定和立体匹配结果得到视差,开展了目标的被动测距实验研究。实际测距结果证明,在大约1m的近距离内,该系统的测距误差控制在10%以内,且具有较好的分辨率,能够满足实际应用的需求,实现了避障功能效果评估。
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