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折反射全向视觉系统理论研究及优化设计

李曦琳  
【摘要】: 全向视觉系统,是能够覆盖360°的水平视场的视觉系统,近年来,在移动机器人/战车导航、场景监控、视频会议、远程教育和外部空间探测等领域被广泛投入应用。折反射系统以其独特的优点成为全向视觉研究和应用的热点,它结构简洁,可靠性强,搭建成本低,设计柔性好。 论文主要的工作包括如下几个方面: 对全向视觉系统基础知识的介绍和综述,简述了国内外该领域的研究状况。详细论述了全向视觉系统中的等效透视投影模型、单一视点约束等重要概念。 从单一视点约束出发,讨论了单摄像机-单反射镜折反射系统的各种规则镜面外形,并做了相互比较。 作为特例,提出了球面镜系统的优化设计框架,详细总结、分析搭建实用球面镜系统的原则、算法以及实际操作。全面分析了系统中各参数,所提出的投影模型建立了空间某点、它在反射镜上的投影点和它在像平面上的投影之间的坐标关系。使用Hough变换原理完成了全向图像的中心和半径的获取;使用MATLAB的图像处理工具箱给出了球面镜系统全向图像的展开算法。该算法的计算量小,有很好的实时性。 在实验室环境下搭建了实验系统,讨论了系统选型以及安装调试需要注意的问题。用实验验证了所应用的理论和设计框架。对实验结果进行了分析。实验结果证明,使用球面镜系统进行场景监视成本低、效果好,实时性佳。


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