自引导小车的全方位视觉技术研究

论文摘要

移动机器人和自引导小车是一门融合了多种技术的交叉学科,引导方式是其关键技术之一。全方位视觉系统可进行超大广角视野的全景观测,对自引导车和移动机器人导航具有特别的优势。目前,鱼眼镜头广泛应用于全方位视觉中,在移动机器人和自引导小车的跟踪导航中有着深远的发展前景,但鱼眼镜头会产生近大远小的桶形畸变,这种畸变如不加以精确实时的校正必然导致定位错误和偏差。通过分析国内外关于移动机器人和自引导小车跟踪导航系统及全方位视觉系统的实现手段和处理方法,本文提出了一种鱼眼镜头径向畸变的实时校正方案,即理想特征点和鱼眼镜头采集的畸变图像特征点分别作为输入和输出训练支持向量机(SVM),使其产生径向距离回归模型并生成坐标映射,最后通过查表法实时校正采集的图像。鱼眼镜头畸变实时校正的主处理器采用TI公司一款高性能的DSP——TMS320DM642,其具有运算速度快,处理能力强,可编程性好,体积小的特点。实验证实,本文采用的方法校正效果好,响应速度快,可以满足图像处理的实时性要求,输出的图像能达到25帧/秒的视频处理速度,比传统的校正方法更为快速;此外,本文采用硬件方案代替传统的计算机,很大程度上简化了自引导小车的整体结构。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 国内外发展状况
• 1.2.1 AGV 小车发展概况
• 1.2.2 AGV 系统组成
• 1.2.3 AGV 的引导方式
• 1.3 全方位视觉的实现方案
• 1.4 本文工作内容及意义
• 第二章 鱼眼镜头成像规律及校正模型
• 2.1 鱼眼镜头概述
• 2.2 鱼眼镜头投影成像规律
• 2.2.1 成像模式
• 2.3 鱼眼镜头校正方案
• 2.3.1 函数法
• 2.3.2 球面透视拟合
• 2.3.3 径向畸变校正法
• 2.4 本文采用的校正方案
• 2.5 本章小结
• 第三章 鱼眼镜头畸变校正的硬件平台
• 3.1 芯片选型与介绍
• 3.1.1 数字视频接口
• 3.1.2 增强的直接存储访问器
• 3.1.3 上电引导芯片
• 3.1.4 动态存储芯片
• 3.2 图像传输与处理平台
• 3.2.1 视频编码模块
• 3.2.2 上电引导模块
• 3.2.3 内存扩展模块
• 3.2.4 DSP 以太网模块
• 3.3 本章小结
• 第四章 鱼眼镜头畸变校正的软件实现
• 4.1 系统软件的总体设计
• 4.2 DSP 开发工具简介
• 4.2.1 TMS320DM642 集成开发环境CCS/C6000
• 4.2.2 软件开发流程和开发工具
• 4.3 基于SVM 的鱼眼镜头畸变校正流程
• 4.3.1 鱼眼镜头采集图像
• 4.3.2 视频编码驱动
• 4.3.3 提取靶标特征点训练SVM
• 4.3.4 建立像素坐标映射关系
• 4.4 本章小结
• 第五章 实验结论及工作展望
• 5.1 鱼眼镜头标定
• 5.1.1 镜头的几何中心标定
• 5.1.2 投影中心标定
• 5.2 标定模型
• 5.3 校正结果
• 5.4 结论
• 5.5 工作展望
• 参考文献
• 发表论文和参加科研情况说明
• 致谢