基于DSP的人脸检测式3D立体显示系统研究与实现

论文摘要

随着显示技术的发展,传统的立体显示已经难以满足公众的视觉需要。为了提供更好的视觉体验,自由立体显示技术已经成为重要研究领域和市场的热点。基于运动视差的3D立体显示技术不仅可以实现虚拟物体可视化立体展示,而且在虚拟现实,产品设计,数字娱乐等领域都有着广泛的应用。本文首先对已有的立体显示相关技术及理论进行了研究,针对自由立体显示技术中显示设备通行性差,依赖辅助设备的缺点,提出了一种基于DSP平台的人脸检测式3D立体显示系统,并对系统中若干关键技术进行了相关的研究,针对人脸检测在DSP平台上实时性需要,本文提出了一种高效的视频中人脸检测的算法。与传统的Adaboost人脸检测算法相比,算法利用视频帧时间连续性的特点,通过多级快速扫描的方式,快速定位到疑似人脸区域。而后利用肤色校验验证检测到的区域,提高算法检测成功率。根据系统中双目摄像机系统的特点,本文提出了一种针对摄像机空间转换到屏幕空间的方法。这一方法分为3个阶段,在第一阶段采用快速摄像机标定方法确定双目摄像机的内部参数；第二阶段通过摄像机与屏幕的几何关系,确定屏幕空间中以像素为单位的视点；第三阶段根据对应视点的模型进行投影绘制的工作。最后,本文设计了基于DSP平台的人脸检测式3D立体显示系统的整体框架和各个子系统的流程。同时针对DSP平台上的同步,绘制,优化等问题做了相关的设计和实现,通过实验验证了系统的运行速度和显示效果。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景
• 1.2 研究的意义和目的
• 1.3 相关研究工作
• 1.4 本文的工作
• 1.5 论文组织
• 第2章 相关技术综述
• 2.1 3D立体显示技术的发展和现状
• 2.1.1 3D立体显示技术的相关概念
• 2.1.2 双目视差式立体显示
• 2.1.3 运动视差式3D立体显示
• 2.2 人脸检测技术综述
• 2.2.1 基于知识的方法
• 2.2.2 基于特征不变量的方法
• 2.2.3 基于模板匹配的方法
• 2.2.4 基于外观的方法
• 2.2.5 基于Haar特征的Adaboost的检测方法
• 2.3 摄像机标定技术综述
• 2.4 本章小结
• 第3章 改进的Adaboost人脸检测算法
• 3.1 Haar特征与积分图
• 3.1.1 Haar特征
• 3.1.2 积分图快速计算
• 3.2 Adaboost算法与级联分类器
• 3.2.1 分类器
• 3.2.2 级联分类器
• 3.3 改进的Adaboost算法
• 3.3.1 全局扫描模式
• 3.3.2 快速扫描模式
• 3.3.3 肤色校验
• 3.4 改进的Adaboost人脸检测算法实验
• 3.4.1 时间性能测试
• 3.4.2 检测成功率测试
• 3.5 本章小结
• 第4章 摄像机空间转换及模型绘制
• 4.1 摄像机参数标定
• 4.1.1 针孔摄像机模型及畸变修正
• 4.1.2 基于平面模板的摄像机标定算法
• 4.1.3 摄像机标定实验结果
• 4.2 摄像机空间与屏幕空间之间的转换
• 4.2.1 双目摄像机深度恢复
• 4.2.2 屏幕空间转换
• 4.3 模型的表示和绘制
• 4.3.1 模型绘制的整体流程
• 4.3.2 模型信息的表示
• 4.3.3 模型的投影和绘制
• 4.3.4 模型的绘制实验
• 4.4 本章小结
• 第5章 系统的设计与实现
• 5.1 整体系统结构
• 5.2 多帧缓存机制
• 5.3 左右摄像机信息同步机制
• 5.4 针对平台的浮点性能优化
• 5.5 系统实验结果
• 5.6 本章小结
• 第6章 总结与展望
• 6.1 全文总结
• 6.2 工作展望
• 参考文献
• 致谢