具有全景和特写功能的车载终端关键技术研究

摘要

近年来，随着车载监控越来越受重视，车载终端设备的需求不断扩大，因而现有的车载终端产品种类越来越丰富，但是功能参差不齐，不能完全满足现有的监控需求。本文针对现有车载终端设备功能不齐全的问题，对具有全景和特写功能的车载终端设备进行深入研究。
　　本文车载终端的总体方案是:车载终端上部的摄像机在车载云台的带动下可上下左右运动，从而实现对任意方向视频监控画面的特写;车载终端下部间隔90°固定有四个广角镜头，四个镜头采集的视频画面通过全景拼接系统生成全景视频，从而实现全景监控功能。本文主要研究车载终端的机械结构设计、硬件电路设计以及车载全景功能的实现。此外，车载监控视频异常检测也是本文的工作重点。
　　车载云台、车载机械结构以及硬件电路是实现车载功能的基础。本文使用蜗轮蜗杆减速机和同步带传动作为车载云台的驱动方案;使用SolidWorks完成了车载终端机械结构的三维建模以及有限元分析;同时完成了车载终端基本功能模块的硬件电路设计。最终生产出的车载终端运行良好且能实现基本的功能。全景技术的出现克服了传统车载安防设备监控视角小、监控盲区的缺点，因此本文提出了基于多摄像头的车载全景功能，设计了基于图像拼接的全景图像生成系统，并提出了基于改进的ORB特征点全景图像拼接算法。实验结果表明系统生成的全景图像具有良好的视觉效果和兼容性。
　　监控视频质量的好坏标志着车载监控系统的优劣，但是监控视频容易受干扰的影响而出现视频异常，故本文在全面分析车载监控视频干扰的成因基础上，设计了车载监控视频异常检测系统，并重点介绍了视频噪声、清晰度、亮度以及色偏异常检测算法，最后通过实验验证了相应的算法是高效可行的。
　　本文结合机械、电子、图像处理以及计算机视觉技术，设计并实现了具有特写和全景功能的车载终端产品，其最大的特点是一个产品就可提供全景和特写画面;同时针对因干扰出现视频异常问题，设计了监控视频异常检测系统，对改善监控视频质量和提高维护效率有很大帮助，具有一定的理论意义和实际使用价值。

目录

声明

致谢

摘要

1 绪论

1．1 研究背景和意义

1．2 车载视频监控系统及终端简介

1．3 国内外发展现状

1．4 研究内容与章节安排

1．4．1 研究内容

1．4．2 章节安排

2 车载终端整体方案与云台驱动方案设计

2．1 车载终端设计要求

2．1．1 车载终端简介

2．1．2 车载终端功能特性

2．1．3 车载终端技术参数

2．2 车载终端总体方案

2．3 车载云台驱动方案设计

2．3．1 云台驱动方案选择

2．3．2 蜗轮蜗杆减速机设计

2．4 本章小结

3 基于SolidWorks车载终端三维建模和有限元分析

3．1 SolidWorks简介

3．2 基于SolidWorks车载终端三维建模

3．3 Simulation结构有限元分析及优化

3．4 本章小结

4 车载终端硬件电路设计

4．1 系统硬件总体方案

4．2 步进电机驱动模块

4．3 通讯模块

4．3．1 有线通讯

4．3．2 无线通讯

4．4 本章小结

5 车载终端视频图像异常检测研究

5．1 车载视频图像抗干扰分析

5．1．1 车载监控视频干扰成因

5．1．2 车载监控视频抗干扰设计

5．2 车载视频图像异常检测系统设计

5．2．1 系统的建立背景

5．2．2 系统功能分析

5．2．3 系统的结构

5．3 车载视频图像异常检测算法

5．3．1 视频噪声异常检测

5．3．2 视频亮度异常检测

5．3．3 视频清晰度异常检测

5．3．4 视频偏色异常检测

5．4 车载视频异常检测实验与结果分析

5．5 本章小结

6 基于多摄像头车载全景功能的实现

6．1 车载全景功能提出背景

6．2 全景技术相关理论研究

6．2．1 全景图生成流程

6．2．2 图像预处理

6．2．3 图像投影变换

6．2．4 图像融合

6．2．5 图像拼接

6．2．6 本文算法的提出

6．3 基于改进的ORB特征点全景图像拼接系统

6．3．1 图像获取和预处理

6．3．2 图像圆柱投影变换

6．3．3 改进ORB算法

6．3．4 RANSAC算法单应矩阵估算

6．3．5 拉普拉斯金字塔图像融合

6．4 实验结果与分析

6．5 本章小结

7 总结与展望

7．1 论文总结

7．2 论文展望

参考文献