一种运动目标的高精度测量算法

摘要

速度是物体运动的基本参量之一，近年来，计算机视觉与图像处理技术的飞速发展为运动物体测速提供了新的手段。本课题对此进行了研究，提出了一种改进的光流场动态测速方法。　　本文研究采用高速面阵CCD摄像机对运动物体进行采集，将图像信息送入计算机，通过图像处理的方法对运动速度进行分析。并通过图像分割，图像滤波对采集的序列图像进行了预处理。　　本文在根据运动分析的理论，深入研究了差图像法和光流法，对原有光流场算法进行改进，该算法首先通过差图像法获得粗略的运动目标，然后在差阈值序列图像中，基于粗测的运动目标用光流场法得到运动目标的速度。　　通过对光流场的深入分析，去掉了易导致病态光流估计的背景，不仅减少了计算量，同时提高了测速的可靠性。这就满足了快速和高精度的测量要求。　　在实验室建立了一个模拟工业的运动测量实验系统。本测量系统软件在VisualC++编辑环境下，通过C语言实现。在实验系统上通过一系列的实验验证了算法的快速性并显示了测量算法的高精度。

目录

文摘

英文文摘

第一章绪论

1.1课题来源

1.2计算机视觉理论方法与应用综述

1.3速度测量方法的研究现状

1.3.1间接测速法

1.3.2直接测速法

1.4本课题所做的工作

第二章测量实验系统设计

2.1测量系统的组成

2.2测量系统硬件设计

2.2.1 CCD摄像机的选取

2.2.2图像采集卡的选取

2.2.3目标传动装置和电机控制装置

2.2.4图像处理装置的计算机组成

2.3测量系统的软件设计

2.4开发函数库简介[69]

2.5本章小结

第三章动态测量算法的准备

3.1动态图像处理技术研究

3.2图像预处理

3.2.1图像分割[16][43]

3.2.2图像滤波[13]

3.3快速算法简介

3.4本章小结

第四章改进的运动目标速度测量算法

4.1运动目标的速度测量算法简介

4.2基于梯度特征的差图像测量算法

4.3基于光流场的测速算法

4.3.1基本方程

4.3.2 Horn和Schunck的运动约束方程[73]

4.4改进的测速算法

4.4.1改进算法理论论证

4.4.2算法原理和步骤

4.4.3算法的实现、流程图及部分关键代码

4.5本章小结

第五章摄像机标定与图像试验结果分析

5.1 CCD摄像机标定

5.2图像测量试验结果分析

5.3本章小结

结语

参考文献

研究生期间发表的论文

致谢