基于GPU的雙目視覺立體定位技術(shù)實現(xiàn)

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1、：密級：分類號ＵＤＣ：編：號工學(xué)碩士學(xué)位論文基于ＧＰＵ的雙目視覺立體定位技術(shù)實現(xiàn)碩士研究生：車艷鑫指導(dǎo)教師：單明廣教授學(xué)科、專業(yè)：信息與通信工程論文主審人：鐘志副教授哈爾濱工程大學(xué)２０１８年３月分類號：密級：UDC：編號：工學(xué)碩士學(xué)位論文基于GPU的雙目視覺立體定位技術(shù)實現(xiàn)碩士研究生：車艷鑫指導(dǎo)教師：單明廣教授學(xué)位級別：工學(xué)碩士學(xué)科、專業(yè)：信息與通信工程所在單位：信息與通信工程學(xué)院論文提交日期：2017年12月論文答辯日期：2018年3月學(xué)位授予單位：哈爾濱工程大學(xué)ClassifiedIndex:U.D.C:ADissertat

2、ionfortheDegreeofM.EngBinocularStereoscopicVisionPositioningTechnologyBasedonGPUCandidate:CheYanxinSupervisor:Prof.ShanMingguangAcademicDegreeAppliedfor:MasterofEngineeringSpecialty:InformationandCommunicationEngineeringDateofSubmission:Dec.,2017DateofOralExamination:Mar.,2018University:H

3、arbinEngineeringUniversity基于GPU的雙目視覺立體定位技術(shù)實現(xiàn)摘要目前視覺系統(tǒng)在智能檢測系統(tǒng)和智能裝備等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用，已經(jīng)成為衡量智能裝備性能的重要標(biāo)準(zhǔn)，目標(biāo)定位技術(shù)作為智能裝備視覺系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)之一，一直是研究的熱點(diǎn)問題。傳統(tǒng)目標(biāo)定位技術(shù)依靠單目視覺，信息量較少，而雙目視覺立體定位技術(shù)能夠從一對對應(yīng)圖像中獲取距離信息，但是由于其計算復(fù)雜，不適合實時運(yùn)算。近年來隨著CUDA的問世，GPU的并行數(shù)據(jù)處理能力逐漸得到重視，因此本課題將雙目視覺與GPU應(yīng)用到目標(biāo)距離測量中，實現(xiàn)一種基于GPU的雙目視覺立體定位技術(shù)。首先，構(gòu)建雙目視覺立體測量系統(tǒng)模

4、型。通過分析測量系統(tǒng)硬件要求及精度需求，根據(jù)系統(tǒng)應(yīng)用的實際環(huán)境，設(shè)計測量系統(tǒng)的實現(xiàn)流程，并依據(jù)環(huán)境等要求進(jìn)行硬件選型。并基于開源計算機(jī)視覺庫OpenCV，在VS2013環(huán)境下，設(shè)計并實現(xiàn)了雙目視覺立體測量系統(tǒng)。其次，針對實際應(yīng)用場景，利用顏色空間轉(zhuǎn)換，實現(xiàn)雙目視覺目標(biāo)檢測。針對實際項目背景復(fù)雜的問題，利用圖像中標(biāo)志物的顏色特點(diǎn)進(jìn)行目標(biāo)識別，通過顏色空間的轉(zhuǎn)換，在圖像中得到標(biāo)志物輪廓，減小外界干擾。而后利用最小外接圓法及橢圓擬合法計算出標(biāo)志物中心點(diǎn)坐標(biāo)，利用中心點(diǎn)像素坐標(biāo)及雙目立體測量系統(tǒng)中光軸匯聚式測量原理計算標(biāo)志物的三維距離。然后，針對雙目視覺計算復(fù)雜的問題，研究定位算

5、法的并行化方法。深入研究CUDA編程模型和存儲器模型，在CPU+GPU異構(gòu)平臺上對圖像算法及三維坐標(biāo)計算進(jìn)行加速，對算法的并行任務(wù)進(jìn)行詳細(xì)劃分，利用CUDA平臺編程實現(xiàn)，實驗結(jié)果表明，本系統(tǒng)通過CUDA實現(xiàn)6倍加速，初步滿足系統(tǒng)實時性要求。最后，搭建雙目視覺立體定位平臺對系統(tǒng)實現(xiàn)方法進(jìn)行實驗驗證。在不同條件下對算法性能進(jìn)行實驗分析，驗證算法的可行性。實驗結(jié)果表明，本文所提系統(tǒng)實現(xiàn)方法能夠準(zhǔn)確檢測目標(biāo)，實現(xiàn)目標(biāo)的三維距離計算，測量精度達(dá)到±10mm以內(nèi)，計算速度達(dá)到141.6ms/次。關(guān)鍵詞：目標(biāo)檢測；雙目視覺；圖像處理；GPUI基于GPU的雙目視覺立體定位技術(shù)實現(xiàn)ABST

6、RACTAtpresent,thevisualsystemhasbeenwidelyusedinthefieldsofintelligentdetectionsystemandintelligentequipment,andhasbecomeanimportantstandardtomeasuretheperformanceofintelligentequipment.Asoneofthekeytechnologiesoftheintelligentequipmentvisionsystem,thetargetpositioningtechnologyhasalwaysb

7、eenahottopicintheresearch.Traditionaltargetlocationtechnologyreliesonmonocularvisionandobtainlessinformation.Binocularstereovisiontechnologycangetdistanceinformationfromapairofcorrespondingimages,butbecauseofitscomplexcomputation,itisnotsuitableforreal-timeoperation