工业视频监控系统中兴趣点定位问题的研究

摘要

工业监控在工业生产中占有举足轻重的地位，其对于工业设备的管理、维护和工业生产效率、经济效益的提高都具有重要意义。当前，传统的工业监控系统大都是基于组态软件的。虽然组态软件系统在实际应用当中具有一定的灵活性，但是其存在开发过程繁琐、开发周期长，画面呆板，视觉表现力不够以及对监控真实环境依赖度过高等缺陷。
　　本论文结合当前在工业监控中已经广泛使用的视频监控技术，以及能够使人具有强烈沉浸感的增强现实技术，提出了将增强现实技术运用到工业监控当中的方案，以此实现工业视频监控和工业数据监控的统一。本论文主要解决了在工业监控环境当中应用增强现实时存在的若干关键问题，其中包括:
　　(1)分析了基于机器视觉和基于GPS的注册跟踪技术在工业监控环境下的不足，从而给出了一种合适的世界坐标系建立方法，并且推导了从该世界坐标系到摄像机坐标系的变换过程。
　　(2)提出了一种根据设备在二维屏幕坐标重建其三维世界坐标的方法，减少了测量工作量和测量时间。该方法只需事先测量设备在世界坐标系下的z轴坐标，之后通过鼠标点击设备在屏幕中的位置，就可以获取设备在世界坐标系下的完整位置信息。
　　(3)给出了一种兴趣点搜索方法。该方法结合摄像机朝向和视角对兴趣点进行搜索过滤，从而减少了不必要的渲染。
　　(4)研究了工业监控摄像机由于广角镜头带来的径向畸变问题，给出了相关矫正公式。
　　(5)展示了相关实验结果，包括径向畸变矫正实验，三维坐标重建精度实验，坐标转换精度实验以及整体运行效果。

目录

封面

声明

中文摘要

英文摘要

目录

1 绪论

1.1 课题研究背景及意义

1.2 课题相关领域国内外发展现状以及趋势

1.3 本文研究内容及章节安排

2 兴趣点定位相关技术概述

2.1 坐标系以及坐标系变换流程

2.2 透视投影

2.3 3D拾取技术

2.4 摄像机内外参数标定

2.5 本章小结

3 兴趣点定位关键技术分析

3.1 总体流程与存在的问题

3.2 世界坐标系到摄像机坐标系的变换

3.3 三维坐标重建

3.4 兴趣点搜索

3.5 径向畸变

3.6 本章小结

4 实验系统与测试分析

4.1 实验平台系统

4.2 实验结果

4.3 本章小结

5 全文总结与展望

5.1 论文的主要工作

5.2 展望

致谢

参考文献