基于数字图像处理的车型检测
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摘要
随着计算机技术、现代传感技术和数字图像处理技术的发展,机器视觉技术已广泛应用于产品质量检测、机械加工、精密测量、振动检测及机器人等领域,尤其是将机器视觉技术应用到运动载体(如汽车)已经成为数字图像处理和运动载体的现代化生产、管理的热门研究项目。利用图像理论和机器视觉技术,研究汽车整车尺寸参数非接触快速检测系统,实现车辆整车尺寸参数的准确测量,具有较高的研究意义和工程应用价值。
本文详细介绍了图像处理的基本知识,包括图像二值化、图像平滑、图像锐化和边缘检测等。设计了汽车尺寸视频测量系统的硬件平台,采用了一种基于Kruppa方程的线性自标定算法进行摄像机标定。
对于已获图像的特征点匹配,本文研究了一种多尺度Harris角点检测方法进行角点检测。立体匹配后,在车身长宽比未知的情况下,提出了一种通过提取车身中轴线来获取汽车长度和宽度值的方法。通过实验仿真和计算,此方法得到验证。并对本项研究工作进行了总结和展望。
With the rapid development of computer technology, modern sensing and digital image processing technology, the machine vision technology is widely applied in domains such as product quality examination, machining, precision measurement, vibration examination robot and so on. Applying machine vision technology on motive carrier (Automobile) is a popular research project for digital image processing and modernized production and management. It has high research significance and project application value for study and realize vehicle 3-D size parameter by non-contact examination.
The paper introduced elementary image processing knowledge in detail, including image binarization, image smoothing, image sharpening, edge detection and so on. The hardware platform for vehicle 3-D size measuring system been designed. An algorithm of camera self-calibration based on Kruppa equation been used in the paper.
The method of Multi-scale Harris corner examination was used for corner detection regarding to characteristic point match for obtained image. After 3-D matching, one kind of method for calculating vehicle length and width value by extracting a medial axis was proposed under the condition that the radio of length to width is unknown. This method was verified by simulation and calculation of experiment. The summary and forecast of the study were given at last.
本文详细介绍了图像处理的基本知识,包括图像二值化、图像平滑、图像锐化和边缘检测等。设计了汽车尺寸视频测量系统的硬件平台,采用了一种基于Kruppa方程的线性自标定算法进行摄像机标定。
对于已获图像的特征点匹配,本文研究了一种多尺度Harris角点检测方法进行角点检测。立体匹配后,在车身长宽比未知的情况下,提出了一种通过提取车身中轴线来获取汽车长度和宽度值的方法。通过实验仿真和计算,此方法得到验证。并对本项研究工作进行了总结和展望。
With the rapid development of computer technology, modern sensing and digital image processing technology, the machine vision technology is widely applied in domains such as product quality examination, machining, precision measurement, vibration examination robot and so on. Applying machine vision technology on motive carrier (Automobile) is a popular research project for digital image processing and modernized production and management. It has high research significance and project application value for study and realize vehicle 3-D size parameter by non-contact examination.
The paper introduced elementary image processing knowledge in detail, including image binarization, image smoothing, image sharpening, edge detection and so on. The hardware platform for vehicle 3-D size measuring system been designed. An algorithm of camera self-calibration based on Kruppa equation been used in the paper.
The method of Multi-scale Harris corner examination was used for corner detection regarding to characteristic point match for obtained image. After 3-D matching, one kind of method for calculating vehicle length and width value by extracting a medial axis was proposed under the condition that the radio of length to width is unknown. This method was verified by simulation and calculation of experiment. The summary and forecast of the study were given at last.
引文
[1](美)冈萨雷斯(Gonzalez,R.C.)等,《数字图像处理》(第二版),电子工业出版社,2003.3
[2]夏皮罗(Shapiro,L.G)斯托克曼(Stockman,G.C.),《计算机视觉,机械工业出版社,2005.3
[3]王新成,高级图像处理技术,中国科学技术出版社,2002
[4]张毓晋,图像分割,科学出版社,2001
[5]郁梅、蒋刚毅、郁伯康,智能交通系统中的计算机视觉技术应用,计算机工程与应用,2001.10
[6]S.Mallat,A Wavelet tour of Signal Processing 2ed,Academic Press,1999
[7]夏良正,数字图像处理(修订版),南京:东南大学出版社,1999
[8]MATLAB应用图像处理,西安电子科技大学出版社,2002
[9]高文,陈熙霖,计算机视觉——算法与系统原理。清华大学出版社,2000
[10]马颂德,张正友.计算机视觉——计算理论与算法基础.北京:科学出版社,1998
[11]邱茂林等,计算机视觉中摄像机定标综述,自动化学报,2000,26(1)
[12]Kenneth.R.Castleman,数字图像处理,电子工业出版社,1998
[13]张艳珍,欧宗瑛.一种新的摄像机线性标定方法.中国图象图形学报,2001,6(8)
[14]李析、郑南宁、程洪,一种基于Kruppa方程的摄像机自标定方法,计算机学报,2003.5 Vol.14 No.8
[15]王晓丹、吴崇明,基于MATLAB的系统分析与设计——图像处理,西安电子科技大学出版社,2000
[16]高文、陈锡霖,计算机视觉——计算与系统原理,清华大学出版社,1999
[17]Ivan Christov,Multiscale Image Edge Detection,May 12 2004
[18]肖永清,我国汽车检测技术的研究和发展方向,中国机电工业,2003第18期
[19]王阳萍、何欣,智能图像处理技术在车型识别中的应用研究,兰州交通大学学报(自然科学版),2004.8
[20]郭海霞、解凯,角点检测技术的研究,哈尔滨师范大学自然科学学报,No.2,2007
[21]张小洪、李博、杨丹,一种新的Harris多尺度角点检测,电子与信息学报,2007.7
[22]林国余、张为公、卞晓东,基于立体视觉的车辆尺寸参数测量系统研究,轻型汽车技术,2005(9)
[23]李庆利,尺寸测量中的边缘检测算法研究,计算机测量与控制,2004.12(4)
[24]王明昕、赵东标、邵泽明,CCD摄像机内外参数标定技术研究,机械与电子,2004(3)
[25]雷成、吴福朝、胡占义,Kruppa方程与摄像机自标定,自动化学报,2001.9
[26]隋婧、金伟其,双目立体视觉技术的实现及其进展,电子技术应用,2004年第10期
[27]李了了,邓善熙,MATLAB在图像处理技术方面的应用,《传感器与仪表应用200例》,2002
[28]崔江、王友仁,基于视频检测的车辆分割技术研究,微型电脑应用,2003Vol.19.No.8
[29]张旭明、徐滨士,用于图像处理的自适应中值滤波,计算机辅助设计与图形学学报,2005年2期
[30]钟志光、易建强,一种鲁棒的只需两帧图像的姿态估计方法,模式识别与人工智能,2005年4期
[31]赵杰、彭京,一种机器人立体视觉匹配方法的研究,机械与电子,2004年6期
[32]徐刚锋、李飚,基于双目视觉检测模型的运动参数测量,红外与激光工程,2003年2期
[33]程正兴、林勇平,小波分析在图像处理中的应用,工程数学学报,2001
[34]金隼、曹立波、唐应时,汽车车身模型立体视觉测量系统,工程设计(Konstruktion),1999.2
[35]徐奕、周军、周源华,立体视觉匹配技术,计算机工程与应用,2003.15
[36]王頲、肖世德、朱为鹏,背景信息提取运动目标物图像分割算法,计算机工程与应用,2004.12
[37]邱茂林、马颂德、李毅,计算机视觉中摄像机定标综述,自动化学报,2000.1
[38]杨峰,基于数字图像处理技术的车牌自动检测与分割算法研究,电子科技大学硕士学位论文,2007
[39]赵茜,基于图像处理的车牌识别系统的研究,天津大学硕士学位论文,2006
[40]吴大勇,车辆图像检测与车牌图像识别及其实时处理系统研究,北京理工大学博士论文,2001
[41]Yungang Zhang,Changshui Zhang.A New Algorithm for Character Segmentation of License Plate.Intelligent Vehicles Symposium,2003.Proceedings.IEEE,9-11 June 2003 Pages:106-109
[42]H.Goto,H.Aso,Character Pattern Extraction from Colorful Documents with Complex Backgrouds[C].Proceedings of 16~(th)International Conference on Patten Recongnition,ICPR2002,Aug.2002,Canada
[43]Jason Denton,J.Ross Beveridge,Two Dimensional Projective Point Matching,SSIAI'02
[44]Clark F.Olson,Maximum-Likelihood Image Matching,IEEE TRANSACTIONS ON PATTERN ANALYSIS AND MACHINE INELLIGENCE,VOL.24,NO.6,JUNE 2002
[45]陈荣保,马丽,基于小波滤波器的运动边缘识别研究,中国科学技术大学学报,2005.11
[46]贺忠海,王宝光,廖怡白,理想边缘的产生方法的研究,光学精密工程,2002,10(1)
[47]贾天旭,郑南宁,黄小虎,楚庆,基于一类中心B样条二进小波的多尺度边缘提取,西安交通大学学报,1998,20(2)
[48]郑南宁,计算机视觉与模式识别,国防工业出版社,1998
[49]胡昌华,张军波,夏军,张伟,基于MATLAB的系统分析与设计,西安电子科技大学出版社,2000
[50]丁兴号,基于小波分析的视觉检测技术研究,合肥工业大学博士学位论文,2003.9
[51]王家文,李仰军,MATLAB 7.0图形图像处理,国防工业出版社,2006.6
[52]赵小松,张宏伟,张国雄,李真,摄像机标定技术的研究,机械工程学报,2002.3 Vol.38
[53]张艳珍,微机视觉系统相关理论及技术研究,大连理工大学,博士学位论文,2001
[2]夏皮罗(Shapiro,L.G)斯托克曼(Stockman,G.C.),《计算机视觉,机械工业出版社,2005.3
[3]王新成,高级图像处理技术,中国科学技术出版社,2002
[4]张毓晋,图像分割,科学出版社,2001
[5]郁梅、蒋刚毅、郁伯康,智能交通系统中的计算机视觉技术应用,计算机工程与应用,2001.10
[6]S.Mallat,A Wavelet tour of Signal Processing 2ed,Academic Press,1999
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[13]张艳珍,欧宗瑛.一种新的摄像机线性标定方法.中国图象图形学报,2001,6(8)
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[15]王晓丹、吴崇明,基于MATLAB的系统分析与设计——图像处理,西安电子科技大学出版社,2000
[16]高文、陈锡霖,计算机视觉——计算与系统原理,清华大学出版社,1999
[17]Ivan Christov,Multiscale Image Edge Detection,May 12 2004
[18]肖永清,我国汽车检测技术的研究和发展方向,中国机电工业,2003第18期
[19]王阳萍、何欣,智能图像处理技术在车型识别中的应用研究,兰州交通大学学报(自然科学版),2004.8
[20]郭海霞、解凯,角点检测技术的研究,哈尔滨师范大学自然科学学报,No.2,2007
[21]张小洪、李博、杨丹,一种新的Harris多尺度角点检测,电子与信息学报,2007.7
[22]林国余、张为公、卞晓东,基于立体视觉的车辆尺寸参数测量系统研究,轻型汽车技术,2005(9)
[23]李庆利,尺寸测量中的边缘检测算法研究,计算机测量与控制,2004.12(4)
[24]王明昕、赵东标、邵泽明,CCD摄像机内外参数标定技术研究,机械与电子,2004(3)
[25]雷成、吴福朝、胡占义,Kruppa方程与摄像机自标定,自动化学报,2001.9
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[27]李了了,邓善熙,MATLAB在图像处理技术方面的应用,《传感器与仪表应用200例》,2002
[28]崔江、王友仁,基于视频检测的车辆分割技术研究,微型电脑应用,2003Vol.19.No.8
[29]张旭明、徐滨士,用于图像处理的自适应中值滤波,计算机辅助设计与图形学学报,2005年2期
[30]钟志光、易建强,一种鲁棒的只需两帧图像的姿态估计方法,模式识别与人工智能,2005年4期
[31]赵杰、彭京,一种机器人立体视觉匹配方法的研究,机械与电子,2004年6期
[32]徐刚锋、李飚,基于双目视觉检测模型的运动参数测量,红外与激光工程,2003年2期
[33]程正兴、林勇平,小波分析在图像处理中的应用,工程数学学报,2001
[34]金隼、曹立波、唐应时,汽车车身模型立体视觉测量系统,工程设计(Konstruktion),1999.2
[35]徐奕、周军、周源华,立体视觉匹配技术,计算机工程与应用,2003.15
[36]王頲、肖世德、朱为鹏,背景信息提取运动目标物图像分割算法,计算机工程与应用,2004.12
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[38]杨峰,基于数字图像处理技术的车牌自动检测与分割算法研究,电子科技大学硕士学位论文,2007
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[41]Yungang Zhang,Changshui Zhang.A New Algorithm for Character Segmentation of License Plate.Intelligent Vehicles Symposium,2003.Proceedings.IEEE,9-11 June 2003 Pages:106-109
[42]H.Goto,H.Aso,Character Pattern Extraction from Colorful Documents with Complex Backgrouds[C].Proceedings of 16~(th)International Conference on Patten Recongnition,ICPR2002,Aug.2002,Canada
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[44]Clark F.Olson,Maximum-Likelihood Image Matching,IEEE TRANSACTIONS ON PATTERN ANALYSIS AND MACHINE INELLIGENCE,VOL.24,NO.6,JUNE 2002
[45]陈荣保,马丽,基于小波滤波器的运动边缘识别研究,中国科学技术大学学报,2005.11
[46]贺忠海,王宝光,廖怡白,理想边缘的产生方法的研究,光学精密工程,2002,10(1)
[47]贾天旭,郑南宁,黄小虎,楚庆,基于一类中心B样条二进小波的多尺度边缘提取,西安交通大学学报,1998,20(2)
[48]郑南宁,计算机视觉与模式识别,国防工业出版社,1998
[49]胡昌华,张军波,夏军,张伟,基于MATLAB的系统分析与设计,西安电子科技大学出版社,2000
[50]丁兴号,基于小波分析的视觉检测技术研究,合肥工业大学博士学位论文,2003.9
[51]王家文,李仰军,MATLAB 7.0图形图像处理,国防工业出版社,2006.6
[52]赵小松,张宏伟,张国雄,李真,摄像机标定技术的研究,机械工程学报,2002.3 Vol.38
[53]张艳珍,微机视觉系统相关理论及技术研究,大连理工大学,博士学位论文,2001