改善车载抬头显示器成像质量的校正算法研究-智能交通工程专业论文.docxVIP

武汉理 武汉理工大学硕士学位论文 万方数据 万方数据 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。 关键词：HUD，图像畸变，图像预校正，曲面拟合，模糊消除 I Abstract With the increasing car ownership in todays society, the traffic accident has brought frequent. A large part of the accident is due to the driver bow to watch the automobile instrument or navigation information in the driving process, causing great damage to property or even life. Thus, in a high-speed driving, especially high-speed driving at night or in bad light environments, transferring of attention to places such as the automobile instrument is a more dangerous behavior. So, the researchers introduce HUD (head-up display) system into automotive driving. The driver can obtain the traffic information through the front windshield, such as speed, the amount of oil, navigation information, so that the driver does not need to bow to obtain such information. But due to the issues of technical and cost, the automobile window mapping HUD havent been used universally, only a few of cars, like BMWs and other high-end cars, will be configured. A large bottleneck of