基于视频图像的雾天能见度检测方法研究与实现.pdf

发布时间：2022-06-10 发布人：admin 分类：说明书资料大小：28.16M 资料格式：pdf 举报版权申诉

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封面

声明

摘要

英文摘要

第一章绪论

1．1 研究背景及意义

1．2 国内外研究现状

1．3 本文主要研究内容

第二章基于图像HSV颜色直方图的雾天等级检测方法研究

2．1 常用的雾天等级检测方法

2．2 基于HSV颜色直方图的雾天等级检测

2．2．1 HSV色彩空间简介

2．2．2 不同天气下的HSV直方图及特征提取

2．2．3 雾天等级检测

2．3 实验结果及分析

2．4 本章小结

第三章基于畸变校正的图像距离转换模型研究

3．1 摄像机标定的基本原理

3．1．1 参考坐标系

3．1．2 摄像机模型介绍

3．1．3 需要标定的参数

3．2 摄像机标定方法介绍

3．2．1 传统摄像机标定方法

3．2．2 摄像机自标定方法

3．3 基于畸变校正的图像距离转换模型建立

3．3．1 基于矩形图样的摄像机标定

3．3．2 畸变校正模型的建立

3．3．3 距离转换模型的建立

3．3．4 算法流程图

3．4 实验结果

3．5 本章总结

第四章基于视频图像处理的能见度检测方法研究

4．1 引言

4．2 图像的预处理

4．2．1 道路背景提取

4．2．2 道路分割

4．3 能见度检测方法

4．3．1 算法原理

4．3．2 基于图像对比度的能见度值检测

4．4 能见度检测结果及分析

4．5 本章小结

第五章能见度检测系统设计与实现

5．1 系统软硬件环境

5．1．1 系统硬件

5．1．2 软件开发环境

5．2 软件系统结构设计

5．3 软件实现

5．3．1 图像读入及预处理模块

5．3．2 雾天等级检测模块

5．3．3 图像距离转换模型建立模块

5．3．4 能见度检测模块

5．4 系统测试

5．4．1 系统功能测试

5．4．2 系统性能测试

5．5 本章小结

第六章总结与展望

6．1 总结

6．2 展望

致谢

参考文献

作者在学期间的科研成果

⑨ 疑觋一忆一钆㈣淋茎蒜一隶劫大·莹硕士学位论文基于视频图像的雾天能见度检测方法研究与实现研究生姓名：毯盛导帅姓名：路丛!遮夔援申请学位类别工芏亟± 学位授予单位盔亩盔堂级学科名称控剑抖芏与王猩论文答辩日期垫!§生!旦!旦级学科箱称撞测撞查里自动丝苤量学位授予Ij期 !Q1 3生且旦答辩委员会{二席签釜国夔攫评 l剜人周查基夔授筮查良夔授 2013年3月28

饿隶韵太t尝硕士学位论文基于视频图像的雾天能见度检测方法研究与实现研究生：耿威导师：路小波教授专业：检测技术与自动化装置东南大学自动化学院二零壹叁年月

RESEARCH ON FOG VISIBILITY DETECTION METHOD BASED ONⅥDEO IMAGE PROCESSⅢG 咖7Ⅲ3Ⅲ4㈣Z洲Y ㈨3Ⅲ2洲6 AThesis Submitted to Southeast UniVers埘 For me Academic Degree of Master of Engineering BY GENG W．ei Supervised by Pro￡LU Xiao．bo School ofAutonlation Soutlleast UniVers时 March 2013

东南大学学位论文独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得东南大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。研究生签名：东南大学学位论文使用授权声明东南大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆有权保留本人所送交学位论文的复印件和电子文档，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。除在保密期内的保密论文外，允许论文被查阅和借阅，可以公布(包括刊登)论文的全部或部分内容。论文的公布(包括刊登)授权东南大学研究生院办理。研究生签名：耍丝奎导师签名：期：巡日

摘要摘要随着信息技术的发展，计算机视觉作为一种新的学科逐渐受到重视并发展起来，能见度检测作为计算机视觉发展中的一个方向，对交通安全方面有很重要的意义。本文围绕雾天等级检测和能见度检测两个方面展开研究。在雾天等级检测研究方面，提出一种基于HSV颜色直方图的雾天等级检测方法。在能见度检测方面研究一种基于畸变校正的视频图像距离转换模型，提出一种最远可视点的检测方法，通过距离转换模型，实现能见度检测。主要研究工作如下： (1)提出一种基于图像HsV颜色直方图的雾天等级检测方法。该方法利用各种天气条件下彩色图像H(色相)、s(饱和度)、v(亮度)量的直方图特征，对不同能见度的雾天进行分类，实现雾天等级检测。实验结果表明，该方法能够快速对雾天情况做定性的判断，可以得到比较好的定性检测结果。 (2)研究一种基于畸变校正的视频图像距离转换模型。该方法根据直线透视投影保持同素性，通过LM法优化标定出畸变模型系数和摄像机主点坐标，然后校正成像点，使其满足针孔映射关系；再根据射影几何中消失点与光心的连线平行于该平行直线的性质以及摄像机成像原理，利用矩形图样的边长信息，线性求解摄像机内外部参数，完成摄像机标定，建立图像距离转换模型。该方法减小了标定误差，降低了标定的复杂度。实验结果验证了本方法的准确性。 (3)提出一新的基于视频图像处理的能见度检测方法。该方法首先根据图像中每一点与其周围八邻域点灰度对比度，确定图像的对比度特征，若该特征满足阈值条件，则检测出图像的最远可视点；对于不满足阈值条件的情况，利用逐行对比度模型检测出最远可视点。进一步，利用距离转换模型将图像中最远可视点转换为实际距离，即得到能见度值。实验结果表明，该方法具有很好的检测效果。 (4)设计了能见度检测系统。利用摄像机和计算机组成能见度检测系统的硬件部分，并采用VC++6．0、MFC库以及OpenCV函数库相结合的方式编程实现了本文所介绍的能见度检测系统的软件部分。完成系统功能实现，经测试，该系统能够完成相应功能并具有较好的性能。关键词：能见度检测，畸变校正，图像距离转换模型，雾天等级，最远可视点

AbstraCt ABSTRACT With me deVelopment of info衄ation tecllllology，co叫)uter Vision h2us gradually be tal(en seriously and developed as a new disciDline．Ⅵsibilit'I，detection，aS a diI．ection of me development of coInputer Vision，haS iInponamt si嘶ficance to the仃a伍c safety．711lis p印er conducted a studV踟und fog 1evel detection and visibilit、r detection．In the research of fog level detection'this paper proposed a fog level detection metllod Which is baSed on HSV color histogram．In the inspection of the visibili够，tMs paper foeuses on the problem of t11e Visibility detection w11ich is based on c锄em self．calibration alld video con缸aSt aIld f啪lest vie、)17poim detection．Here are廿1e main works of thjs p印er． (1)Tbjs paper proposed a fog level detection metllod which is baSed on HSV color 11isto脚。We research the classification method by using the MSto灯锄featllres of廿1e hue (H)，saturation(S)，aIld valueⅣ)info珊ation of me image and acllieve the fog Ievel detection． Realize fog level detection by claussi母ing difrerent fog．The experimen_tal results show that this metllod can make qualitatiVe judgment quicl(1y and get goof qualitative results． (2)111is paper researched a Video image distance衄lsfo册ation model based on t11e rec胁guIar pattem，wllich haS舭abiI时of defom埘collrection．First，we used舭single par锄eter model to co珊ect lens distortion．ARer detemli血g the coordinates of tlle principal point，we corrected imagiIlg po硫t0 satis匆t|le conditions of pinhole imaging model．Using the perspectiVe transfomlation of the photography geometIy，、Ⅳe solVe tlle intemal aIld extemal parameters of me c锄era according to me vallis量ling point f．oming by the rectaIlgular pa仕em aIld the lengm of rectaIlgular pattem．T11is memod reduces tlle distortion impact to a la略e extent．F删lemore，it does not require the meaSurements of extemal p猢eters of me c锄era auld the absolute distaIlce be铆een the ca】ibration points．And it is eaSy to realize． Exp甜mental results show th越the memod has a good e自睹ct． (3)This paper proposed a new visibili够detection method baSed on Video image．111is meⅡlod first builds the fog如rthest Viewpoint detection model by comparing廿le铲ay f-eatllre of eaCh point to its surrourlding eight points in the fog image．h call detect the如rtllest Viewpoint of tlle fog image and，then，get the visibili够value by distallce trallsf0姗融ion model．Experimen_taI results show mat t11e detection method haS a good ea’ect． (4)We design me Visibility detection systems．The hardware of me Visibilit)，detection systems is made up of a c锄era aIld a computer．7rhe sofhⅣare is based on VC++6．0，MFC library and 0penCV libra彤AccordiIlg toⅡle test，the system is stable aJld accurate in tlle visibil时detection section． Key words：Ⅵsibil时detection，Defom时co玎ection，C锄era calibration distaIlce 仃ansfbnnation model，Fog level，Furthest vie、vpoint

目录目录摘曼荽………………………………………………………………………………………………………………．I ABSTRACT……………………………………………………………………………………………………¨ E|录…………………………………………………………………………………………………………．．1II 第一章绪论…………………………………………………………………………1 1．1研究背景及意义……………………………………………………………………………………1 1．2国内外基于视频图像的能见度检测技术研究现状………………………………………………2 1．3本文主要研究内容…………………………………………………………………………………4 第二章基于图像HsV颜色直方图的雾天等级检测方法研究…………………………5 2．1常用的雾天等级检测方法…………………………………………………………………………5 2．2基于HSV颜色直方图的雾天等级检测…………………………………………………………．6 2．2．1 HSV色彩空间简介……………………………………………………………………………6 2．2．2不同天气下的HsV直方图及特征提取………………………………………………………7 2．2．3雾天等级检测………………………………………………………………………………．10 2．3实验结果及分析………………………………………………………………………………13 2．4本章小结………………………………………………………………………………………．13 第三章基于畸变校正的图像距离转换模型研究……………………………………14 3．1摄像机标定的基本原理…………………………………………………………………………14 3．1．1参考坐标系…………………………………………………………………………………14 3．1．2摄像机模型介绍……………………………………………………………………………16 3．1．3需要标定的参数……………………………………………………………………………18 3．2摄像机标定方法介绍……………………………………………………………………………18 3．2．1传统摄像机标定方法………………………………………………………………………18 3．2．2摄像机自标定方法…………………………………………………………………………19 3．3基于畸变校正的图像距离转换模型建立………………………………………………………．20 3．3．1基于矩形图样的摄像机标定………………………………………………………………．20 3．3．2畸变校正模型的建立………………………………………………………………………22 3．3．3距离转换模型的建立………………………………………………………………………．25 3．3．4算法流程图…………………………………………………………………………………．26 3．4实验结果…………………………………………………………………………………………．27 3．5本章总结…………………………………………………………………………………………28 第四章基于视频图像处理的能见度检测方法研究…………………………………．29 4．1引言………………………………………………………………………………………………………………………………29 4．2图像的预处理……………………………………………………………………………………30 4．2．1道路背景提取………………………………………………………………………………30 4．2．2道路分割……………………………………………………………………………………32 4-3能见度检测方法…………………………………………………………………………………38 4．3．1算法原理……………………………………………………………………………………38 4．3．2基于图像对比度的能见度值检测…………………………………………………………40 4．4能见度检测结果及分析…………………………………………………………………………46 4．5本章小结…………………………………………………………………………………………48 第五章能见度检测系统设计与实现………………………………………………．49 5．1系统软硬件环境…………………………………………………………………………………49

目录 s．1．1系统硬件……………………………………………………………………………………49 5．1．2软件开发环境………………………………………………………………………………50 5．2软件系统结构设计………………………………………………………………………………．51 5．3软件实现…………………………………………………………………………………………．52 5。3．1图像读入及预处理模块……………………………………………………………………．52 5．3．2雾天等级检测模块…………………………………………………………………………54 5．3．3图像距离转换模型建立模块………………………………………………………………．55 5．3．4能见度检测模块……………………………………………………………………………．57 5．4系统测试…………………………………………………………………………………………59 5．4．1系统功能测试………………………………………………………………………………59 5．4．2系统性能测试………………………………………………………………………………．62 5．5本章小结…………………………………………………………………………………………62 第六章总结与展望…………………………………………………………………．63 6．1总结………………………………………………………………………………………………………………………………63 6．2展望………………………………………………………………………………………………………………………………63 墅炙谢……………………………………………………………………………………………………………．6s 参考文献………………………………………………………………………………66 作者在学期问的科研成果……………………………………………………………69 V

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