基于計(jì)算機(jī)視覺的車輛立體定位與導(dǎo)航研究.pdf

1、交通系統(tǒng)中車輛與車輛隊(duì)列控制在現(xiàn)實(shí)生活中有著極其重要的應(yīng)用價(jià)值，交通系統(tǒng)中利用計(jì)算機(jī)視覺對(duì)車輛進(jìn)行定位跟蹤并對(duì)其導(dǎo)航是國(guó)內(nèi)外研究熱點(diǎn)之一，也是一個(gè)非常富有挑戰(zhàn)性的課題。
　　本文志在搭建一個(gè)擬真的交通模擬室內(nèi)實(shí)驗(yàn)環(huán)境，降低采用真實(shí)車輛進(jìn)行實(shí)驗(yàn)帶來的成本，避免不安全因素。利用計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)對(duì)車輛進(jìn)行定位跟蹤與導(dǎo)航控制，避免了額外的傳感器消耗，從而降低試驗(yàn)成本。計(jì)算機(jī)視覺相比其他傳感器定位方案抗干擾能力更強(qiáng)，魯棒性更強(qiáng)。
　　交

2、通系統(tǒng)是一個(gè)復(fù)雜的立體環(huán)境，交通系統(tǒng)中的車輛定位跟蹤與導(dǎo)航存在以下挑戰(zhàn):
　　(1)真實(shí)交通環(huán)境中是極其復(fù)雜的，在車輛檢測(cè)中存在著諸多的干擾因素，如何跟蹤定位到目標(biāo)車輛是一個(gè)挑戰(zhàn)。
　　(2)非開放的室內(nèi)空間中，現(xiàn)有的車輛位置檢測(cè)方法大都采用相對(duì)位置定位，在一個(gè)特定的環(huán)境中運(yùn)行的車輛無法獲得在環(huán)境中的全局位置信息。GPS信號(hào)在室內(nèi)環(huán)境中受到干擾，采用何種車輛檢測(cè)方法成為一個(gè)問題。
　　(3)背景中存在大量的干擾物體，對(duì)

3、目標(biāo)跟蹤定位產(chǎn)生了諸多影響。如何利用利用計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)分離前景待檢測(cè)物體與背景是一項(xiàng)挑戰(zhàn)。
　　(4)車輛行駛在真實(shí)的三維環(huán)境中，現(xiàn)有的多數(shù)技術(shù)方案只能獲取車輛的二維平面位置。如今立體交通系統(tǒng)，如立交橋，高架橋逐漸增多，如何獲取車輛的深度信息來分辨車輛在立體交通系統(tǒng)中的位置是以亟待解決的問題。
　　(5)車輛在車載傳感器輔助的情況下可以進(jìn)行車輛隊(duì)列跟馳，沿車道線行駛等操作，但是如何利用全局位置信息規(guī)劃出到達(dá)目的地的最短路徑更

4、加具有實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。在室內(nèi)如GPS、超聲波等傳感器受干擾的情況下感知室內(nèi)環(huán)境，對(duì)車輛進(jìn)行導(dǎo)航成為了挑戰(zhàn)。
　　考慮上述挑戰(zhàn)，針對(duì)室內(nèi)交通模擬試驗(yàn)環(huán)境，本文主要對(duì)立體空間下的運(yùn)動(dòng)目標(biāo)定位跟蹤與導(dǎo)航控制進(jìn)行了研究:
　　(1)提出了兩種平面定位方法:基于類二維碼特征標(biāo)記檢測(cè)方法;基于模版匹配與camshift結(jié)合的特征標(biāo)記定位跟蹤方法。兩種方法均可實(shí)時(shí)檢測(cè)特征標(biāo)記二維平面位置。針對(duì)兩種檢測(cè)方法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，第二種特征標(biāo)記檢測(cè)方法具有

5、更高的效率，本系統(tǒng)采用第二種方法來獲得車輛二維平面位置。
　　(2)通過對(duì)雙目立體視覺系統(tǒng)理論研究，對(duì)兩個(gè)攝像頭進(jìn)行立體標(biāo)定，建立本文所描述的雙目立體視覺系統(tǒng)。通過實(shí)驗(yàn)獲得本系統(tǒng)雙目攝像頭的內(nèi)部參數(shù)與外部參數(shù)矩陣，利用計(jì)算得出的重投影矩陣與視差信息獲得車輛三維位置。
　　(3)提出了一種移動(dòng)車輛的雙層導(dǎo)航控制策略，第一層進(jìn)行全局路徑規(guī)劃，第二層基于子目標(biāo)點(diǎn)進(jìn)行導(dǎo)航控制。實(shí)驗(yàn)證明，該控制策略實(shí)用性與可擴(kuò)展性較強(qiáng)，可用于多種室內(nèi)