
兵工学报 ›› 2025, Vol. 46 ›› Issue (9): 240903-.doi: 10.12382/bgxb.2024.0903
收稿日期:2024-09-29
上线日期:2025-09-24
通讯作者:
基金资助:
WU Jing, LIN Jianhua, HUANG Jiong, YANG Zheng, HUANG Feng*(
)
Received:2024-09-29
Online:2025-09-24
摘要:
为解决坦克、装甲车等军用车辆在使用多相机探测系统进行环境感知时,多相机图像重叠区域小、视差大及实际应用场景中特征信息复杂多变导致广域成像困难的问题,提出一种基于棋盘格科尔多瓦大学增强现实(Chessboard Augmented Reality University of Cordoba,ChArUco)平板标定的广域实时成像算法,并设计一款军用车辆广域视觉增强系统,用于驾驶员在视野受限的密闭车厢内对车外环境进行实时成像。该算法利用ChArUco平板在受遮挡情况下仍可准确标定的特点,实现对小重叠多相机系统的精确标定,通过标定参数进行投影变换,避免图像特征信息的干扰,有效应对复杂特征场景,同时通过光流关系融合消除重叠区域的视差,并利用投影查找表和并行加速优化方法,实现广域实时成像。该算法部署于移动计算平台,形成完整的广域视觉增强系统。实验结果显示,该系统及算法能够适应多种场景的广域实时成像需求,提升军用车辆在复杂环境中的视觉感知能力。
中图分类号:
吴靖, 林建华, 黄炅, 杨铮, 黄峰. 军用车辆广域实时成像算法及系统研究[J]. 兵工学报, 2025, 46(9): 240903-.
WU Jing, LIN Jianhua, HUANG Jiong, YANG Zheng, HUANG Feng. Research on Wide-area Real-time Imaging Algorithm and System for Military Vehicles[J]. Acta Armamentarii, 2025, 46(9): 240903-.
图5 估计光流关系(左为相邻两幅图像的重叠区域,右为相邻两幅图像重叠区域的光流关系)
Fig.5 Estimated optical flow relationship(the left is the overlapping area of two adjacent images,and the right is the optical flow relationship of overlapping area of two adjacent images)
| 重叠率/% | 相机摆放 夹角/(°) | 基于特征点检测和 匹配的拼接算法 是否有效 | 本文算法 是否有效 |
|---|---|---|---|
| 30 | 49 | 是 | 是 |
| 20 | 56 | 是 | 是 |
| 15 | 59 | 否 | 是 |
| 10 | 63 | 否 | 是 |
表1 低重叠率场景算法对比
Table 1 Comparison of various algorithms for low overlap rate scenarios
| 重叠率/% | 相机摆放 夹角/(°) | 基于特征点检测和 匹配的拼接算法 是否有效 | 本文算法 是否有效 |
|---|---|---|---|
| 30 | 49 | 是 | 是 |
| 20 | 56 | 是 | 是 |
| 15 | 59 | 否 | 是 |
| 10 | 63 | 否 | 是 |
| 算法步骤 | 优化前耗时/ms | 优化后耗时/ms | 加速比 |
|---|---|---|---|
| 数据传入设备端 | 3.12 | ||
| 图像投影 | 17.12 | 3.23 | 5.30 |
| 光流计算 | 105.57 | 14.73 | 7.17 |
| 图像融合 | 20.41 | 3.34 | 6.11 |
| 数据传回主机端 | 2.51 | ||
| 总体耗时 | 143.10 | 26.93 | 5.31 |
表2 算法优化加速前后耗时对比
Table 2 Comparison of time consumptions before and after algorithm optimization and acceleration
| 算法步骤 | 优化前耗时/ms | 优化后耗时/ms | 加速比 |
|---|---|---|---|
| 数据传入设备端 | 3.12 | ||
| 图像投影 | 17.12 | 3.23 | 5.30 |
| 光流计算 | 105.57 | 14.73 | 7.17 |
| 图像融合 | 20.41 | 3.34 | 6.11 |
| 数据传回主机端 | 2.51 | ||
| 总体耗时 | 143.10 | 26.93 | 5.31 |
| 图像 区域 | AutoStitch | APAP | 本文算法 | |||
|---|---|---|---|---|---|---|
| SSIM↑ | PSNR↑ | SSIM↑ | PSNR↑ | SSIM↑ | PSNR↑ | |
| ① | 0.6555 | 17.9066 | 0.6124 | 16.4453 | 0.6841 | 19.1727 |
| ② | 0.7027 | 19.4580 | 0.6288 | 17.9052 | 0.7704 | 21.0269 |
| ③ | 0.7224 | 18.7417 | 0.8017 | 23.3309 | 0.8052 | 23.3833 |
| ④ | 0.7379 | 20.4495 | 0.7294 | 20.0315 | 0.7929 | 23.1795 |
表3 各拼接算法的客观数据评价
Table 3 Objective data evaluation of various stitching algorithms
| 图像 区域 | AutoStitch | APAP | 本文算法 | |||
|---|---|---|---|---|---|---|
| SSIM↑ | PSNR↑ | SSIM↑ | PSNR↑ | SSIM↑ | PSNR↑ | |
| ① | 0.6555 | 17.9066 | 0.6124 | 16.4453 | 0.6841 | 19.1727 |
| ② | 0.7027 | 19.4580 | 0.6288 | 17.9052 | 0.7704 | 21.0269 |
| ③ | 0.7224 | 18.7417 | 0.8017 | 23.3309 | 0.8052 | 23.3833 |
| ④ | 0.7379 | 20.4495 | 0.7294 | 20.0315 | 0.7929 | 23.1795 |
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