基于計算機視覺的雙目多地形勘測車設計分析

摘要：近年來，提高汽車多地形勘測系數、構建更為強大的多地形勘測駕駛系統，成為眾多汽車制造商和政府交通部門努力的重點。汽車被動多地形勘測技術，如多地形勘測帶、防側撞技術等，在汽車出現后不久就已經受到汽車制造商的重視。伴隨著汽車工業的發展，汽車被動多地形勘測技術已經逐漸趨于成熟。而目前主流的汽車主動多地形勘測技術，如制動系統、驅動防滑系統等也已經被廣泛商用，但是道路交通傷亡人數卻沒有明顯減少得的趨勢。這表明，目前的汽車主動多地形勘測技術仍然有待提高，而預防人為失誤導致的交通事故，成為改善汽車主動多地形勘測技術的重點研究課題。

關鍵詞：計算機視覺;駕駛系統;設計;雙目視覺;多地形勘測;

一、雙目視覺

1.1雙目視覺的原理

采用一對相機代替雙眼。通過左右三維圖像分別獲取各三維像素對焦點的高度視差，然后基于三角測量法的原理快速重構三維圖像信息，從而識別障礙物體。與單目視覺相比，雙目視覺不依賴龐大的訓練集，測距精度較高。視差是指同一物體在左右圖中的橫坐標之差。深度成像拍攝時的距離和一個物體通過視差值的大小可以成正正反比，物體通過深度拍攝距離你的一個雙目雙視單眼攝影相機越遠，視差越小，離你的雙目單眼相機越近，視差越大。

1.2雙目視覺系統的組成

圖像采集：要求相機絕對的同步，圖像畫質清晰，高對比度。

雙目標定：以標定板為參照系，求得相機的內參（圖像中心和畸變系數）和外參數（RT矩陣）。

圖像校正：依據相機內外參數對畸變圖像進行平行等位校正，獲得無畸變且平行等位的左右圖像。

雙目匹配：對校正后的圖像進行匹配，獲得視差圖像，供后續算法使用。

ADAS功能：根據視差圖進行障礙物檢測預警和車道線檢測。

1.3雙目視覺技術的應用

工業非接觸式檢測：高溫環境下大型鑄件在熱處理過程中尺寸的測量，對中型或大型尺寸的物體尤其有用。固定工位裝配零件的檢測，場景簡單。

手機拍照、三維重建：手機拍照：獲得物體的距離信息，虛化背景，可以更好的景深效果。以及一些VR產品都會用到雙目視覺技術。雙目立體重構視覺成像技術特別適用于3d物體重構，即幫助確定某任意變形物體的3d重構形狀。技術可以直接用來幫助實現3d變形物體重構質量值的檢測，也就是可以被用來幫助確定3d重構物體的所在位置。

二、基于雙目多地形勘測車和計算機自動視覺系統關鍵技術

基于計算機視覺的多地形勘測駕駛系統關鍵技術主要涉及到以下兩個方面：首先是目標識別技術。目標汽車識別技術是多地形勘測汽車駕駛管理系統設計中的一個核心內容，其為系統的日常決策活動提供信息分析的理論基礎與技術前提。由于實際使用道路交通環境較為復雜，需要創新目標汽車識別技術具有較高的數據實時性和信息準確性。本文主要的目標識別汽車目標類型包括駕駛車輛、行人、車牌和其他車標。創新目標汽車識別主要方法包括兩種傳統汽車目標識別方法和基于汽車深度機器學習的創新目標識別方法。其次是目標測距技術。目前，多地形勘測道路駕駛控制系統中常用的激光測距計算方法主要類型有三種：利用超聲波圖像測距、激光測距和利用機器人的視覺圖像測距。超聲波激光測距根據車輛超聲波的雙向傳輸和到達返回點的時間不同來精確計算前方車輛障礙物的通行距離。其中的計算方法原理簡單，成本低，能夠比較準確的實現近距離目標的距離測量。激光測距專用儀器實際上來說是一種新型光子發射雷達探測系統，其成像測量應用范圍廣，實時性好，精度較高，可以細分為激光成像式雷射激光測距和非激光成像式雷射激光測距兩種。激光成像式雷射激光測距儀器使用激光掃描器自動控制雷射激光的精確發射運動方向，使其精確掃描整個物體視場從而精確獲得視場內目標物體的三維距離信息;非激光成像式雷射激光測距根據物體光速及其傳播后的時間長短來精確計算其與目標物體距離二維信息。機器視覺測距主要包括單目測距和雙目測距兩種測距方式。單目測距相對雙目測距具有成本低、魯棒性較強等優點，但測距精度不如雙目測距。

現階段使用行人車輛侵限自動檢測監控系統仍然一直是當前計算機自動視覺技術領域發展中的一大難題，未能實現產品化的主要技術原因仍然在于實時性與魯棒性的雙重限制。對于圖像中是否存在行人的區分并不是根據目標本身來做出判讀的，而是根據目標通過在某一特征層面與其他物體目標的區別，行人檢測任務中識別的是行人的模式特征。行人之間侵限極征檢測的精準計算法與復雜度主要還是取決于行人特征的精準提取與精確分類。對于行人之間特征極限檢測的計算法主要可以分為兩類：基于淺層梯度特征算法和基于深度學習提取特征算法。第一類行人檢測算法是基于淺層梯度特征。該類型行人檢測算法主要描述圖像光照不變性和局部紋理特征，但是存在特征維度高，泛化能力差，導致在復雜環境下檢測遠距離行人效果差等缺點。單一的分類器也很難適應較為復雜的檢測環境。

結語

總而言之，基于智能計算機汽車視覺的系統，緊跟現階段的汽車時代發展需求，保障汽車駕駛員的日常駕駛行車多地形勘測。通過測試試驗結果表明，該系統對行駛目標周圍物體進行檢測以及識別的精度準確率可以達到97%以上，具有實際應用能力。計算機智能視覺效果技術在其發展的整個過程當中，車輛的使用智能駕駛導航系統是一項極為重要的技術發明，也是和貼近人們日常生活最為貼切的技術發明之一。

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作者簡介：王宏辰，2000年10月，男，漢，河北省唐山人，本科學歷，學生，研究方向：電子信息工程專業。