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改善车载抬头显示器成像质量的校正算法研究
| 论文题名： | 改善车载抬头显示器成像质量的校正算法研究 |
| 关键词： | 车载抬头显示器;成像质量;图像畸变;几何预校正;模糊消除 |
| 摘要： | 随着当今社会汽车占有量的日益增多，由此带来的道路交通事故也不断频发。其中很大一部分车祸是由于驾驶员在行车的过程中低头观看汽车仪表或导航等信息时，注意力分散而导致的，造成了巨大财产损失甚至人生伤亡。由此可见，驾驶员在高速驾驶，尤其是夜间或光线不好的环境下高速驾驶时，将视线转移至汽车仪表等地方是一个比较危险的行为。因此，研究人员将HUD（head-up display，抬头显示器）系统引入汽车驾驶中，这样在汽车前挡风玻璃上就能呈现出驾驶员所需的行车信息，如车速、油量、导航等信息，使驾驶员不需低头就能获得这些信息。但由于技术和成本等问题，这种汽车风窗映射式HUD还没能得到普遍运用，只有在少数像宝马等高端汽车上才会有配置。 风窗映射式HUD系统发展的一个很大的瓶颈就是信息图像显示效果较差的问题难以解决。HUD投影成像质量较差主要有两个方面因素：汽车前挡风玻璃的曲面特性引起的投影图像畸变和玻璃的多重反射及高透光率引起的成像模糊。由于汽车前挡风玻璃曲率较小，所以由此引起的图像畸变比较轻微。因此，即使是像宝马这样的高端车型所用的HUD产品也没有在这方面进行改善。但从HUD市场前景和长远角度出发，研究改善这一畸变现象的方法还是很有意义的。对于玻璃多重成像的问题，宝马厂商所采用的是用一种经过特殊处理的玻璃来替代传统的前挡风玻璃，而另外一些厂商则是利用在汽车前挡风玻璃上贴膜的方式来增加玻璃表面的反射率。这两种做法都有很大弊端，前一种做法效果是比较好，但实现起来成本较高，需要更换特殊玻璃，对HUD的推广也很不利；而后一种在玻璃上贴深色反射膜则在一定程度上会影响驾驶员视线。 针对这两个方面的问题，本论文提出了相应的改善措施和实现算法。首先对汽车前挡风玻璃进行曲面特征分析并基于NURBS曲面模型对其进行拟合，然后用特征网格对拟合出来的曲面模型中HUD投影部分进行分割，计算出像素离散映射关系矩阵，再通过逆运算就可求出所需的几何预校正图像。然后再基于高斯球形模型的二进制编码结构光进行模糊消除，最后再基于朗伯特反射模型进行灰度预校正，最终实现HUD投影预校正图像。并通过matlab进行仿真实验，验证了该算法的可行性及实用性。 |
| 作者： | 杨洁 |
| 专业： | 智能交通工程 |
| 导师： | 朱敦尧 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 武汉理工大学 |
| 学位年度： | 2015 |
| 正文语种： | 中文 |
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