基于嵌入式激光视觉的室内场景深度测量研究

发布时间：2025-02-07 16:32

　　随着计算机视觉技术的发展,从二维图像中获取室内三维场景的深度信息在目标检测、移动机器人定位导航以及室内三维重建等领域具有非常重要的意义。本文基于嵌入式平台和线激光视觉测量技术设计了一种室内场景深度测量系统,采用线激光器和摄像头对室内场景进行三维扫描,采集包含线激光的视频数据,经过图像预处理以及光条中心定位算法提取出线激光条纹中心亚像素坐标,通过线激光三角测距原理计算出场景内物体表面各点的深度信息。本文完成的主要内容如下:首先,研究了激光视觉系统实现原理和激光三角测距数学模型,由点激光测距模型引入到线激光测距模型;其次,基于激光视觉测量理论,研究图像自适应裁剪、加权平均灰度化、中值滤波和Otsu阈值二值化四种预处理算法来消除图像噪声干扰,实现对线激光光条的粗提取,并提出改进的灰度重心法提取出光条亚像素中心;然后,搭建了系统的软硬件测量平台,硬件平台主要由USB摄像头、线激光器、舵机以及嵌入式ARM平台组成,软件测量平台基于嵌入式Linux系统和Open CV开发,包括扫描控制程序、图像采集程序以及图像处理程序;接着,在软硬件平台基础上进行了测量系统校正,包括摄像头图像畸变校正和关键硬件参数...

【文章页数】：73 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 国内外研究现状
    1.3 论文研究内容和章节安排
第二章 系统测量原理与总体设计
    2.1 激光视觉测量原理
        2.1.1 激光视觉测量系统类型
        2.1.2 基于嵌入式激光视觉的深度测量原理
    2.2 激光三角测距数学模型
        2.2.1 点激光三角测距模型
        2.2.2 线激光三角测距模型
    2.3 系统总体设计
        2.3.1 总体方案
        2.3.2 硬件设备选型
        2.3.3 硬件平台实现
    2.4 本章小结
第三章 激光图像处理算法
    3.1 激光图像质量影响因素
    3.2 激光图像预处理
        3.2.1 图像裁剪
        3.2.2 图像灰度化
        3.2.3 图像滤波
        3.2.4 图像二值化
        3.2.5 预处理结果
    3.3 激光光条中心提取
        3.3.1 常用提取算法研究
        3.3.2 改进的光条中心提取算法
        3.3.3 光条中心提取实验结果
    3.4 本章小结
第四章 系统软件设计
    4.1 软件设计方案
    4.2 软件开发环境搭建
        4.2.1 Linux系统安装
        4.2.2 开发环境配置
    4.3 图像采集程序
    4.4 图像处理程序
    4.5 舵机控制程序
    4.6 本章小结
第五章 摄像头标定与测量参数校正
    5.1 摄像头成像模型
        5.1.1 成像模型中坐标系转换关系
        5.1.2 针孔成像模型
        5.1.3 图像畸变
    5.2 摄像头标定方法
        5.2.1 标定方法分类
        5.2.2 标定实验
        5.2.3 标定结果
    5.3 硬件平台参数校正
    5.4 本章小结
第六章 系统测试研究
    6.1 测试方案设计
    6.2 测试结果及分析
    6.3 误差来源
    6.4 本章小结
第七章 总结与展望
    7.1 总结
    7.2 展望
致谢
参考文献
作者简介



本文编号：4030999