汽车全景环视系统的研究

【摘要】随着全球汽车保有量逐年上升,交通安全问题日益严重,以机器视觉、图像处理为核心技术的汽车主动安全系统越来越多的被应用到汽车上。其中,使用多路摄像机实时采集车身周围实景后,进行图像处理并拼接为360度2D俯视画面的全景环视技术最为热门,该技术能为驾驶员实时提供无盲区的汽车全景影像,辅助安全驾驶。针对现有视觉增强类安全系统标定复杂,视角单一等问题,本文提出了一种基于四路超广角鱼眼摄像机的嵌入式汽车全景环视系统。该系统涉及鱼眼图像畸变校正、投影变换、嵌入式软件设计等多项关键技术,本文首先对视觉成像坐标系进行了分析,在此基础上,建立鱼眼摄像机成像模型,根据该模型计算摄像机内部参数和外部参数,并逆运算求得校正图像,分析鱼眼摄像机模型及标定算法的准确性；之后,对汽车全景环视系统进行整体设计,在车身周围安装四个鱼眼摄像机,实时采集的视频数据经视频解码器解码后传输给DSP,DSP对数据进行标定计算后在Flash闪存中建立图像映射及各图像位置参数表格,系统利用表格直接生成全景影像,输出全景环视虚拟图像。然后,文章对整个系统软硬件方案中的关键技术进行分析。将汽车全景环视系统分为安装在车身外部的鱼眼视频摄像机、视频解码器、DSP控制器、车载视频显示器、图像采集卡及标定PC等几部分。在此基础上,分析了系统工作流程及各部分间的数据流向；最后,设计嵌入式软件整体框架,将软件分为硬件驱动程序、模块应用程序和集成应用程序三类,按照嵌入式操作系统要求,编写了系统管理、信号采集和图像处理三个主要线程,完成嵌入式软件开发。针对原有多路摄像机对每个摄像机分别标定,耗时、耗力的缺点,实验研究发现汽车级鱼眼摄像内参一致性较好,同一批次摄像机可以使用相同内参。使用统一内参对全景环视画面质量影响较小,大大减少了嵌入式程序开发及装车标定的复杂程度。论文设计和实现的汽车全景环视系统在模型车实验仿真平台与实车平台上分别进行了测试实验。实验结果表明,该系统影像清晰、自然,实时性较好,能有效的减少驾驶员视野盲区,是有效的视觉增强型的主动安全辅助系统,有极强的研究和实用价值。
【作者】程德俊；
【导师】史立新；尹文庆；
【作者基本信息】南京农业大学，机械工程，2013，硕士
【关键词】全景环视系统；鱼眼标定；图像拼接；嵌入式系统；

【参考文献】
[1]李东.直升机载旋转式SAR与双基SAR大斜视成像算法研究[D].西安电子科技大学,信号与信息处理,2014,博士.
[2]黄颖瑜.鸡血藤叶化学成分研究及其质量分析与评价[D].广州中医药大学,生药学,2013,硕士.
[3]张茹芝.氟化类金刚石膜的制备、结构和性能的研究[D].大连理工大学,化学工程,2004,硕士.
[4]李绪蓉,徐焕良.政府信息资源开发利用体系初探[J].电子政务,2005,Z4:48-67.
[5]马峻.城市旅游景区游客满意度测评研究[D].浙江大学,2007.
[6]杨玉妍.不同人格类型的大学生社会支持与孤独感的关系—自尊的中介作用[D].华中科技大学,发展与教育心理学,2013,硕士.
[7]汤一平,熊建英,邓飞.一种智能监控系统的设计与实现[J].工业控制计算机,2005,05:52-54.
[8]任颖.采用高强材料的钢筋混凝土短柱弯剪承载力研究[D].重庆大学,结构工程,2014,硕士.
[9]李容.流感病毒致心脏发育异常的表观遗传分子机制研究[D].湖南师范大学,遗传学,2014,硕士.
[10]宋颖辉.面向虚拟企业基于多Agent的政策管控系统研究[D].湖南大学,计算机科学与技术,2012,硕士.
[11]宫建华.基于远程控制的智能灌溉系统研究[D].大连理工大学,机械电子工程,2004,硕士.
[12]黄楠楠.社会工作视角下癌症患者社会支持网络研究[D].山东大学,社会工作（专业学位）,2013,硕士.
[13]杨谚艳.极坐标下指纹图像的细化及目标识别[D].哈尔滨工业大学,计算数学,2013,硕士.
[14]钱锋.战略性供应商的选择与评价[D].浙江大学,2002.
[15]孙天虹.唐山钢铁集团有限责任公司人力资源管理研究[D].清华大学,2004.
[16]张和生,张毅,胡东成,王明军.区域交通状态分析的时空分层模型[J].清华大学学报(自然科学版),2007,01:157-160.
[17]李东勇.综放工作面巷道围岩稳定性研究[D].太原理工大学,采矿工程,2004,硕士.
[18]刘莉.中药方剂配伍机理的中药有效成分逆转4NQO诱导小鼠食管癌前病变的研究[D].河北医科大学,免疫学,2014,硕士.
[19]谢立进,吴锡章,陈原.一种用在天线调配网络中的窄带滤波器[J].广播与电视技术.2001(08)
[20]赵莎莎.民办教师：乡村教育中的国家编外人员[D].华中师范大学,政府经济学,2012,硕士.
[21]徐冬梅.基于水滑石类化合物制备复合气敏材料[D].北京化工大学,化学工程与技术,2013,硕士.
[22]陈菁菁.基于光子晶体光纤光栅的磁控可调谐Sagnac滤波器的设计[D].东北大学,测试计量技术及仪器,2010,硕士.
[23]黄倩.具有双重识别因子的荧光探针的构建及应用研究[D].西北大学,分析化学,2014,硕士.
[24]李进平.交通流的流体力学模型与数值模拟[D].武汉理工大学,2003.
[25]郑素芳.江西省公共就业服务业的发展研究[D].南昌大学,产业经济学,2012,硕士.
[26]周静.上市公司内部控制与企业价值的相关性研究[D].湖北大学,会计学,2012,硕士.
[27]吴朝光.广州市国土资源管理系统行政问责问题研究[D].华南理工大学,公共管理（专业学位）,2012,硕士.
[28]关肇元.凌乱而有趣的中外乐器名称[J].演艺设备与科技.2005(02)
[29]刘婷婷.唐山日用瓷产业现状的研究[D].中国艺术研究院,设计艺术学,2013,硕士.
[30]雷建伟.12 A GeV ~4He诱发乳胶核反应末态粒子多重数分布及关联研究[D].山西师范大学,粒子物理与原子核物理,2013,硕士.
[31]陈玉兰,揭萍,方存洋,唐成虹,曾院辉.新型保护测控一体化装置的研制[J].电力系统自动化,2005,23:83-86.
[32]何小庆.基于FPGA的数字化牵引变电所合并单元研究与设计[D].西南交通大学,电力系统及其自动化,2014,硕士.
[33]王成爱.酿酒酵母核小体定位理论模型的体外实验研究[D].内蒙古科技大学,生物化学与分子生物学,2014,硕士.
[34]傅子晋.苝酰亚胺/萘酰亚胺超分子低维功能材料的制备[D].湖南大学,材料学,2012,硕士.
[35]徐莉.关于天津产权交易中心功能完善的研究[D].天津大学,工商管理,2013,硕士.
[36]袁功林.修改的BFGS方法在非线性对称方程组中的应用[D].广西大学,应用数学,2004,硕士.
[37]赵彩霞,郑大玮,何文清.植被覆盖度的时间变化及其防风蚀效应[J].植物生态学报,2005,01:68-73.
[38]薛钰.NAT64设备性能及组网部署方案研究[D].北京交通大学,2014.
[39]本报记者祖芙.重庆创新驱动样本：领跑石墨烯产业[N].21世纪经济报道,2015-03-04007.
[40]林莉.从西方修辞学角度解读网络新词[D].福建师范大学,外国语言学及应用语言学,2012,硕士.
[41]游鸿强.Graphene体系中的隧穿效应[D].浙江大学,2012.
[42]王丽.苹果铁高效转运蛋白MxIrt1的功能鉴定及亚细胞定位分析[D].首都师范大学,植物学,2004,硕士.
[43]黄立平,吴继兰.第三方物流企业客户关系管理的研究[J].同济大学学报(社会科学版),2005,04:104-108.
[44]霍立军.耐火砖模具的再制造及疲劳性能研究[D].燕山大学,机械设计及理论,2014,硕士.
[45]徐海波,方勇杰,李雪明.基于本地电气量的无故障跳闸新判据的实验验证[J].电力系统自动化,2008,10:42-44+75.
[46]程贵阳.精密钢球传动弱刚性控制分析与设计[D].燕山大学,机械设计及理论,2014,硕士.
[47]韩东峰.喉罩全麻复合腰丛—坐骨神经阻滞应用于老年患者全膝关节置换术的临床观察[D].山东大学,麻醉学（专业学位）,2013,硕士.
[48]李超.Ga_2O_3复合体系的结构和光学特性的理论与实验研究[D].鲁东大学,原子与分子物理,2013,硕士.
[49]孙微微.百米运动员不同环节惯性参数与运动成绩的关系性研究[D].西南大学,体育教育训练学,2013,硕士.
[50]邹涛,李海强,丁宝苍,王丁丁.多变量预测控制系统稳态解的相容性与唯一性分析[J].自动化学报,2013,05:519-529.