基于嵌入式系统的双目视觉识别与定位技术研究

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1、硕士学位论文基于嵌入式系统的双目视觉识别与定位技术研究RESEARCHONIDENTIFICATIONANDPOSITIONFORBINOCULARVISIONBASEDONEMBEDDEDSYSTEM王兴华哈尔滨工业大学2016年6月国内图书分类号：TP391.4学校代码：10213国际图书分类号：681密级：公开工程硕士学位论文基于嵌入式系统的双目视觉识别与定位技术研究硕士研究生：王兴华导师：韩秀琴教授申请学位：工程硕士学科：机械工程所在单位：机电工程学院答辩日期：2016年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学Clas

2、sifiedIndex:TP391.4U.D.C:681DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringRESEARCHONIDENTIFICATIONANDPOSITIONINGFORBINOCULARVISIONBASEDONEMBEDDEDSYSTEMCandidate:WangXinghuaSupervisor:Prof.HanXiuqinAcademicDegreeAppliedfor:MasterofEngineeringSpeciality:MechanicalEng

3、ineeringAffiliation:SchoolofMechatronicsEngineeringDateofDefence:June,2016Degree-Conferring-Institution:HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工程硕士学位论文摘要本文研究了基于嵌入式系统的双目视觉技术，设计了一款基于ARM处理器的嵌入式双目视觉系统。该系统的主要功能是解决传统双目相机系统采用PC机作为处理器所带来的体积大、功耗高、价格贵以及难以模块化应用等缺点。随着嵌入式技术的发展，当前

4、ARM处理器的运算速度不断提升，已经能够满足双目系统所要求的处理速度，而嵌入式芯片的低功耗、小体积更促进了嵌入式双目视觉技术的应用，成为当前机器人和无人机领域研究的重点。在研究的过程中，首先根据项目课题要求选择嵌入式芯片并对硬件系统进行设计。分析了双目视觉的图像处理算法，研究多种算法的特点，并根据实验和技术要求选择局部匹配算法。再根据嵌入式系统的特点，设计和搭建嵌入式软件系统，包括操作系统以及以OpenCV和QT为代表的软件库，最后对设计的嵌入式双目视觉系统进行了识别、定位以及实时性等性能的验证。本文的研究成果主要包括

5、根据课题要求选用三星Exyson4412处理器作为核心处理器，设计串口电路、以太网接口电路、USB接口电路等必要的核心板外围电路，构建起完整的嵌入式硬件平台，完成底板的PCB设计和加工；研究了双目视觉的图像处理算法，建立双目视觉的理想模型，分析和推导了双目成像的原理以及所用到的坐标系变换，采用OpenCV和MATLAB两种方式对相机进行标定，比较标定结果，基于对立体匹配算法的研究，分析了不同类型匹配算法的原理和优缺点，为之后立体匹配算法的选择提供理论依据；构建嵌入式视觉系统，选择嵌入式linux操作系统搭建嵌入式开发环

6、境，设计了以V4L2视频采集驱动接口、OpenCV视觉库和QT软件库为框架的应用程序平台，实现了嵌入式双目相机的采集和处理；根据立体匹配算法的特点，选定BM算法实现嵌入式系统下的优化，并根据试验和对比得到最终理想的参数。最后通过双目视觉的物体识别和定位实验，验证该系统的可行性。关键词：ARM；双目视觉；立体匹配算法；识别；定位I哈尔滨工业大学工程硕士学位论文AbstractThethesisstudiesbinocularstereovisiontechnologybasedonembeddedsystem,wedes

7、ignedanembeddedbinocularvisionbasedonARMprocessors.Themainfunctionofthecameraistosolvetheconventionalbinocularcamerawithpersonalcomputerasprocessorbringshighpower,shortcomingsexpensiveanddifficultmodularapplications.Withthedevelopmentofembeddedtechnology,thecurr

8、entARMprocessorcomputingspeedhasbeenabletomeettheprocessingspeedofthebinocularvisionsystemrequirements,andlow-powerembeddedchips,smallsizecanalsopromotetheembeddedbin