📄Работа №188723
Тема: ОБРАБОТКА СТЕРЕОИЗОБРАЖЕНИЙ ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ДАЛЬНОСТИ ДО ОБЪЕКТОВС УЧЕТОМ ПАРАМЕТРОВ РЕГИСТРИРУЮЩИХ УСТРОЙСТВ
Характеристики работы
Тип работы
Дипломные работы, ВКР
Предмет
Прочее
Объем:
11 листов
Год:
2022
Просмотров:
70
4700
руб.
🛒 Купить работу
Не подходит эта работа?
Закажите новую по вашим требованиям
Узнать цену на написание
Закажите новую по вашим требованиям
Представленный материал является образцом учебного исследования, примером структуры и содержания учебного исследования по заявленной теме. Размещён исключительно в информационных и ознакомительных целях.
Workspay.ru оказывает информационные услуги по сбору, обработке и структурированию материалов в соответствии с требованиями заказчика.
Размещение материала не означает публикацию произведения впервые и не предполагает передачу исключительных авторских прав третьим лицам.
Материал не предназначен для дословной сдачи в образовательные организации и требует самостоятельной переработки с соблюдением законодательства Российской Федерации об авторском праве и принципов академической добросовестности.
Авторские права на исходные материалы принадлежат их законным правообладателям. В случае возникновения вопросов, связанных с размещённым материалом, просим направить обращение через форму обратной связи.
Настоящий учебно-методический информационный материал размещён в ознакомительных и исследовательских целях и представляет собой пример учебного исследования. Не является готовым научным трудом и требует самостоятельной переработки.
📋 Содержание
Аннотация
ВВЕДЕНИЕ 5
1 ИЗМЕРЕНИЕ РАССТОЯНИЯ ДО ОБЪЕКТА 7
1.1 Методы и средства 7
1.2 Стереоскопическое зрение 9
1.3 Эпиполярная геометрия 10
1.4 Определение расстояния на основе стереозрения 11
1.5 Алгоритм построения карты глубины 14
1.6 Постобработка изображений 14
1.7 Аберрации оптических систем 16
1.8 Калибровка камер 19
2 ПОИСК ОСОБЕННОСТЕЙ НА СТЕРЕОИЗОБРАЖЕНИИ 21
2.1 Сдвиг и отклик 21
2.2 Локальные методы 22
2.2.1 Сетка сегментов 22
2.2.2 Блочный метод сопоставления 24
2.3 Глобальные методы 29
3 ПРОГРАММНАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ И ТЕСТИРОВАНИЕ 30
3.1 Средства разработки 30
3.2 Реализация и тестирование 31
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 39
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 40
ВВЕДЕНИЕ 5
1 ИЗМЕРЕНИЕ РАССТОЯНИЯ ДО ОБЪЕКТА 7
1.1 Методы и средства 7
1.2 Стереоскопическое зрение 9
1.3 Эпиполярная геометрия 10
1.4 Определение расстояния на основе стереозрения 11
1.5 Алгоритм построения карты глубины 14
1.6 Постобработка изображений 14
1.7 Аберрации оптических систем 16
1.8 Калибровка камер 19
2 ПОИСК ОСОБЕННОСТЕЙ НА СТЕРЕОИЗОБРАЖЕНИИ 21
2.1 Сдвиг и отклик 21
2.2 Локальные методы 22
2.2.1 Сетка сегментов 22
2.2.2 Блочный метод сопоставления 24
2.3 Глобальные методы 29
3 ПРОГРАММНАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ И ТЕСТИРОВАНИЕ 30
3.1 Средства разработки 30
3.2 Реализация и тестирование 31
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 39
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 40
📖 Аннотация
Работа посвящена исследованию методов обработки стереоизображений для пассивного измерения дальности до объектов с учетом параметров регистрирующих устройств. Актуальность обусловлена ограничениями активных систем, таких как лидары, включая их габариты, энергопотребление и невозможность скрытного применения, что стимулирует развитие пассивных оптико-электронных систем. На основе анализа методов стереозрения, включая эпиполярную геометрию и алгоритмы построения карты глубины, была разработана методика и реализован программный комплекс, учитывающий компенсацию оптических искажений через калибровку камер. Тестирование на реальных изображениях показало максимальное отклонение в измерении расстояния около 10 мм на дистанции 2 метра; для повышения точности предложена постобработка карт глубины медианным фильтром. Результаты, представленные на конференциях «СНИИ-2021» и «АПР-2021», имеют практическую значимость для робототехники, систем компьютерного зрения наземных мобильных средств и атмосферных исследований, где, как отмечено в работах Соколова С.М. и Киселева В.Н., требуются точные пассивные методы дистанционного зондирования. Разработанный алгоритм может быть интегрирован в системы технического зрения для автономных аппаратов и мониторинга окружающей среды.
📖 Введение
В настоящее время наблюдается значительное повышение интереса к управлению комплексами взаимодействующих сложных технических систем, что приводит к усовершенствованию компьютерных технологий и сенсоров, которые позволяют принимать, хранить и анализировать информацию из окружающей обстановки, что развивает многие области нашей жизни. На данный момент вычислительные машины способны выполнять множество задач связанных с обработкой данных, в том числе представляемых в виде изображений. К типовым задачам компьютерного зрения относятся распознавание, поиск движения, восстановление сцены и восстановление изображения. В большинстве из них ведется обработка и анализ изображений, полученных с более чем одного устройства. В этом случае, обычно решается задача определения расстояния до различных точек и построения трехмерной сцены. Определение расстояния до различных объектов играет важную роль во многих областях, таких как робототехника, дорожное движение, геодезия, исследования окружающей среды. Для измерения расстояния до объекта, препятствия или цели используется множество методов, разделяющихся по способу измерения на контактные и бесконтактные. Контактные методы основаны на непосредственном измерении расстояния с помощью эталонов. Бесконтактные методы и, в частности, активные, как наиболее распространенные, основаны на взаимодействии электромагнитного излучения (радио или оптического диапазона) с объектом. В такой схеме излучение отражается от объекта и возвращается на приемник, вследствие чего на основе известной скорости распространения в среде, быстро и точно определяется расстояние до объекта. Использование активных систем не всегда является целесообразным, а иногда и невозможным в связи с их существенными размерами и высоким энергопотреблением. Другой класс бесконтактных методов, основанный на применении современных методов пассивной оптической локации, позволяет реализовать возможность измерения дальности до объектов путем компьютерной обработки изображений, полученных с помощью оптоэлектронной системы. Среди пассивных методов наиболее популярны [1-4] те, которые основаны на стереоскопическом методе измерения.
Один из часто используемых активных методов, связан с технологией лидарного зондирования. Измерения, получаемые таким способом, являются достаточно точными, но при этом обладают рядом недостатков. Как правило, информацию, получаемую с помощью лидаров дополняют данными, получаемыми с помощью устройств регистрации изображений. В силу того, что системы компьютерного зрения уже работают с изображением логичным, является использование имеющихся средств регистрации для 5
построения карты расстояний (глубины). Такие данные могут использоваться как самостоятельно, так и совместно с лидарными данными. Решению проблемы определения расстояний по изображению посвящен большой раздел компьютерного зрения - стереозрение.
В технологии стереозрения применяются как минимум две камеры, работающие синхронно. Данные системы находят применение во многих приложениях, например, автоматическое отслеживание и распознавание движущихся целей, автономная автомобильная навигация, распознавание и локализация трехмерных объектов в робототехнике и беспилотной авиаразведке. Применение стереозрения позволяет получать данные о глубине изображения и расстоянии до объектов, строить трехмерную картину окружающего мира.
Объектом исследования в данной работе являются стереоизображения.
Предметом исследования - методы и алгоритмы компьютерного зрения для компенсации оптических искажений и построения карты глубины.
Научная новизна заключается в оптимизации существующих алгоритмов для определения расстояния.
Проблемная ситуация: отсутствие недорогих и эффективных по трудоемкости и времени обработки методов оценки расстояния до объектов анализируемой сцены, особенно в задачах, связанных с зондированием атмосферы.
Целью данной работы является создание программной системы для определения дальности до объектов с учетом геометрических искажений методами компьютерного зрения.
Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:
1. аналитический обзор методов;
2. разработка методики и алгоритма поиска особенностей на изображениях для построения карты глубины;
3. разработка алгоритма компенсации оптических искажений;
4. реализация алгоритмов, тестирование программного обеспечения (ПО), написание отчёта.
Один из часто используемых активных методов, связан с технологией лидарного зондирования. Измерения, получаемые таким способом, являются достаточно точными, но при этом обладают рядом недостатков. Как правило, информацию, получаемую с помощью лидаров дополняют данными, получаемыми с помощью устройств регистрации изображений. В силу того, что системы компьютерного зрения уже работают с изображением логичным, является использование имеющихся средств регистрации для 5
построения карты расстояний (глубины). Такие данные могут использоваться как самостоятельно, так и совместно с лидарными данными. Решению проблемы определения расстояний по изображению посвящен большой раздел компьютерного зрения - стереозрение.
В технологии стереозрения применяются как минимум две камеры, работающие синхронно. Данные системы находят применение во многих приложениях, например, автоматическое отслеживание и распознавание движущихся целей, автономная автомобильная навигация, распознавание и локализация трехмерных объектов в робототехнике и беспилотной авиаразведке. Применение стереозрения позволяет получать данные о глубине изображения и расстоянии до объектов, строить трехмерную картину окружающего мира.
Объектом исследования в данной работе являются стереоизображения.
Предметом исследования - методы и алгоритмы компьютерного зрения для компенсации оптических искажений и построения карты глубины.
Научная новизна заключается в оптимизации существующих алгоритмов для определения расстояния.
Проблемная ситуация: отсутствие недорогих и эффективных по трудоемкости и времени обработки методов оценки расстояния до объектов анализируемой сцены, особенно в задачах, связанных с зондированием атмосферы.
Целью данной работы является создание программной системы для определения дальности до объектов с учетом геометрических искажений методами компьютерного зрения.
Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:
1. аналитический обзор методов;
2. разработка методики и алгоритма поиска особенностей на изображениях для построения карты глубины;
3. разработка алгоритма компенсации оптических искажений;
4. реализация алгоритмов, тестирование программного обеспечения (ПО), написание отчёта.
✅ Заключение
В ходе работы на основе обзора методов и средств определения расстояния до объектов сцены сформулирована методика, в соответствии с которой разработан алгоритм и реализованы программные модули. Выявлены и проанализированы основные оптические помехи (искажения), оказывающие влияние на результат измерений, выбран алгоритм их компенсации. В ходе тестирования программы на реальных изображениях выявлено максимальное отклонение около 10 мм на удалении камеры от объекта порядка 2 м. На картах глубины, полученных как с реальных, так и с тестовых изображений, наблюдаются участки с неверно определенными расстояниями. Одним из вариантов решения этой проблемы можно предложить фильтрацию полученных карт глубин, в частности, использование медианного фильтра. Следует отметить, что задача анализа т.н. «облака точек» является весьма трудоемкой и до сих пор не имеет однозначного решения.
Результаты работы представлялись на Восемнадцатой Всероссийская конференции студенческих научно-исследовательских инкубаторов «СНИИ-2021»: Средства и методы построения карты глубины (Томск, 2021) и 9-й Международной научно-практической конференции Актуальные проблемы радиофизики «АПР-2021»: Применение панорамнооптических средств регистрации для исследования оптико-физического состояния атмосферы (Томск, 2021). Также направлен доклад на XV Международную школу молодых учёных «Физика окружающей среды» им. А.Г. Колесника по теме «Методы и средства машинного зрения для определения высоты до нижней границы облачности» (Томск, 2022).
Результаты работы представлялись на Восемнадцатой Всероссийская конференции студенческих научно-исследовательских инкубаторов «СНИИ-2021»: Средства и методы построения карты глубины (Томск, 2021) и 9-й Международной научно-практической конференции Актуальные проблемы радиофизики «АПР-2021»: Применение панорамнооптических средств регистрации для исследования оптико-физического состояния атмосферы (Томск, 2021). Также направлен доклад на XV Международную школу молодых учёных «Физика окружающей среды» им. А.Г. Колесника по теме «Методы и средства машинного зрения для определения высоты до нижней границы облачности» (Томск, 2022).
ИЛИ
Поиск аналога
📕 Список литературы
🖼 Скриншоты
🛒 Оформить заказ
⚡ Работу высылаем в течении 5 минут после оплаты.