【正文】 。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法能夠以任意的精度逼近任何非線性關(guān)系，跳過求取各參數(shù)的繁瑣過程，利用圖像坐標(biāo)點(diǎn)和相應(yīng)的空間點(diǎn)作為輸入輸出樣本集進(jìn)行訓(xùn)練，使網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)給定的輸入輸出映射關(guān)系，對(duì)于不是樣本集中的圖像坐標(biāo)點(diǎn)也能得到合適的空間點(diǎn)的世界坐標(biāo)。6 、根據(jù)標(biāo)定塊的不同有立體和平面之分。定標(biāo)通過拍攝一個(gè)事先已經(jīng)確定了三維幾何形狀的物體來進(jìn)行，也就是在一定的攝像機(jī)模型下，基于特定的實(shí)驗(yàn)條件如形狀、尺寸已知的定標(biāo)參照物(標(biāo)定物)，經(jīng)過對(duì)其圖像進(jìn)行處理，利用一系列數(shù)學(xué)變換和計(jì)算方法，求取攝像機(jī)模型的內(nèi)部參數(shù)和外部參數(shù)。這種定標(biāo)方法的精度很高。用于定標(biāo)的物體一般是由兩到三個(gè)相互正交的平面組成。但這些方法需要昂貴的標(biāo)定設(shè)備，而且事前要精確地設(shè)置。平面模板(作為標(biāo)定物)，對(duì)于每個(gè)視點(diǎn)獲得圖像,提取圖像上的網(wǎng)格角點(diǎn)，平面模板與圖像間的網(wǎng)格角點(diǎn)對(duì)應(yīng)關(guān)系，確定了單應(yīng)性矩陣(Homography)，平面模板可以用硬紙板，上面張貼激光打印機(jī)打印的棋盤格。模板圖案常采用矩形和二次曲線（圓和橢圓）。 從定標(biāo)步驟來看，可以分為兩步法、三步法、四步法等；8 、從內(nèi)部參數(shù)是否可變的角度來看，可以分為可變內(nèi)部參數(shù)的定標(biāo)和不可變內(nèi)部參數(shù)的定標(biāo)；9 、從攝像機(jī)運(yùn)動(dòng)方式上看，定標(biāo)可以分為非限定運(yùn)動(dòng)方式的攝像機(jī)定標(biāo)和限定運(yùn)動(dòng)方式的攝像機(jī)定標(biāo)，后者根據(jù)攝像機(jī)的運(yùn)動(dòng)形式不同又可以純旋轉(zhuǎn)的定標(biāo)方式、正交平移運(yùn)動(dòng)的定標(biāo)方式等。不管怎樣分類，定標(biāo)的最終目的是要從圖像點(diǎn)中求出物體的待識(shí)別參數(shù)，即攝像機(jī)內(nèi)外參數(shù)或者投影矩陣。然而，不同應(yīng)用領(lǐng)域的問題對(duì)攝像機(jī)定標(biāo)的精度要求也不同，也就要求應(yīng)使用不同的定標(biāo)方法來確定攝像機(jī)的參數(shù)。例如，在物體識(shí)別應(yīng)用系統(tǒng)中和視覺精密測量中，物體特征的相對(duì)位置必須要精確計(jì)算，而其絕對(duì)位置的定標(biāo)就不要求特別高；而在自主車輛導(dǎo)航系統(tǒng)中，機(jī)器人的空間位置的絕對(duì)坐標(biāo)就要高精度測量，并且工作空間中障礙物的位置也要高度測量，這樣才能安全導(dǎo)航。 本文的研究內(nèi)容 在計(jì)算機(jī)視覺領(lǐng)域中，攝像機(jī)標(biāo)定與三維重建是基于二維圖像的三維空間定量分析的關(guān)鍵內(nèi)容，也是立體視覺的關(guān)鍵技術(shù)。用立體視覺方法進(jìn)行三維重建主要包括三個(gè)步驟: ①攝像機(jī)標(biāo)定，即確定攝像機(jī)內(nèi)外參數(shù)的一個(gè)過程。 ②立體匹配，即從不同圖像中找出同一空間點(diǎn)在這些圖像上投影點(diǎn)的過程。 ③三維重建，根據(jù)攝像機(jī)標(biāo)定所得到的內(nèi)外參數(shù)和圖像匹配結(jié)果計(jì)算物體相對(duì)攝像機(jī)的距離，獲得物體的立體信息?？梢?，攝像機(jī)標(biāo)定是三維重建必不可少的一個(gè)步驟，也是計(jì)算機(jī)視覺獲取三維空間信息的前提和基礎(chǔ)。標(biāo)定結(jié)果的好壞直接影響著三維測量的精度和三維重建結(jié)果的好壞，因此研究攝像機(jī)標(biāo)定方法具有重要的理論意義和實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。 OpenCV 是Intel 公司資助的開源計(jì)算機(jī)視覺( open source puter vision) 庫，由一系列C 函數(shù)和少量C ++ 類構(gòu)成，可實(shí)現(xiàn)圖像處理和計(jì)算機(jī)視覺方面的很多通用算法。它包含的各類圖像處理及識(shí)別的函數(shù)非常豐富，而且一般都進(jìn)行了很好的優(yōu)化。 本文就是在Windows XP 平臺(tái)下，用VC ++ 6．0開發(fā)了一個(gè)基于OpenCV1．0 版本的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)。 第二章 攝像機(jī)標(biāo)定原理 常用坐標(biāo)系及變換 攝像機(jī)采集的模擬圖像經(jīng)計(jì)算機(jī)中的專用模數(shù)轉(zhuǎn)換卡轉(zhuǎn)換成數(shù)字圖像，每幅數(shù)字圖像在計(jì)算機(jī)內(nèi)表示為M N 的數(shù)組，M 行N 列的圖像中的每一個(gè)元素稱為像素。為了表示每個(gè)像素的位置，需要建立圖像坐標(biāo)系，如圖1 所示，( u，v) 是定義在圖像上圖像像素坐標(biāo)系，該坐標(biāo)系的單位是像素，坐標(biāo)原點(diǎn)O0在圖像的左上角。由于( u，v) 只表示像素位于數(shù)組中的列數(shù)與行數(shù)，并沒有用物理單位表示出該像素在圖像中的位置，因此，需要再建立以物理單位( 毫米) 表示的圖像坐標(biāo)系，如圖1 所示，( x，y ) 是圖像物理坐標(biāo)，光心O1在圖像的中心點(diǎn)上。圖1 圖像坐標(biāo)系由圖1 可得，圖像中任意一個(gè)像素在兩個(gè)坐標(biāo)系下的坐標(biāo)有如下的關(guān)系: （1） （2）用齊次坐標(biāo)與矩陣表示為: （3）即計(jì)算機(jī)圖像坐標(biāo)系與像平面坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換關(guān)系。式中，m 為圖像點(diǎn)的齊次坐標(biāo)，dx 和dy 為每一個(gè)像素分別在x 軸、y 軸方向上的物理尺寸，( u0，v0)為光心坐標(biāo)。攝像機(jī)成像幾何關(guān)系如圖2 所示。圖2 攝像機(jī)成像幾何圖2 中，O 點(diǎn)為攝像機(jī)光心，( Xc，Yc，Zc) 為攝像機(jī)坐標(biāo)系，( Xw，Yw，Zw) 為世界坐標(biāo)系，OO1為攝像機(jī)焦距，P 為空間中一點(diǎn)。攝像機(jī)坐標(biāo)系與世界坐標(biāo)系之間的關(guān)系可以用旋轉(zhuǎn)矩陣R 和平移向量t 來描述，因此攝像機(jī)坐標(biāo)系與世界坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換關(guān)系為: （4）其中，R 為3 3 正交單位矩陣，t 為三維平移向量。 攝像機(jī)模型 乘性噪聲 乘性噪聲與信號(hào)密切相關(guān)，它與加性噪聲不同，是一個(gè)復(fù)雜的函數(shù)，可能包括各種線性畸變、非線性畸變，同時(shí)由于信道的遲延特性和損耗特性隨時(shí)間作隨機(jī)變化，故乘性干擾往往只能用隨機(jī)過程來表述。根據(jù)乘性干擾可以把信道粗略分為兩大類：一類稱為恒定參量信道，即它們的乘性噪聲可看成不隨時(shí)間變化或基本不變化的；另一類則稱為隨機(jī)參量信道，它是非恒參信道的統(tǒng)稱，它的乘性干擾是隨機(jī)快變化的。乘性干擾可以通過選擇元器件、正確設(shè)計(jì)工作點(diǎn)和減小信號(hào)電平等措施得到克服。碼間干擾是一種乘性干擾，它是數(shù)字通信系統(tǒng)中除加性噪聲干擾之外最主要的干擾。信道的衰減和群時(shí)延失真等都可能導(dǎo)致信號(hào)波形的失真，從而引起碼間干擾。實(shí)際上，只要傳輸信道的頻帶是有限的，就會(huì)不可避免地造成一定的碼間干擾（ISI）。 目前解決數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)中碼間干擾最有效和最成熟的方法是自適應(yīng)均衡技術(shù)。自適應(yīng)均衡技術(shù)能補(bǔ)償信道參數(shù)變化所引起的畸變、抵消信道信號(hào)傳輸衰減，同時(shí)可以有效地抗信號(hào)碼元經(jīng)過長距離傳輸引起的碼間干擾，減少誤碼，提高傳輸速率。 自適應(yīng)均衡原理自適應(yīng)均衡器是在自適應(yīng)濾波理論基礎(chǔ)上建立起來的，自適應(yīng)濾波器由兩部分組成：一是濾波子系統(tǒng)，二是自適應(yīng)算法部分。其中自適應(yīng)算法部分是用來調(diào)整濾波子系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的參數(shù)的，或?yàn)V波器系數(shù)的。在自適應(yīng)調(diào)整濾波子系統(tǒng)的系數(shù)的過程中，有不同的準(zhǔn)則和算法。所謂的算法是指調(diào)節(jié)自適應(yīng)濾波系數(shù)的方法，以達(dá)到在所描述準(zhǔn)則下的誤差最小化。自適應(yīng)濾波器含有兩個(gè)過程，即自適應(yīng)過程與濾波過程。濾波過程較為簡單，而自適應(yīng)過程的基本目標(biāo)是調(diào)節(jié)濾波系數(shù)，使有意義的目標(biāo)函數(shù)或代價(jià)函數(shù)最小化，并使濾波器輸出信號(hào)逐步逼近所期望的參考信號(hào)，由兩者之間的估計(jì)誤差驅(qū)動(dòng)某種算法對(duì)濾波（權(quán)）系數(shù)進(jìn)行調(diào)整，使濾波器處于最佳工作狀態(tài)以實(shí)現(xiàn)濾波過程。所以自適應(yīng)過程是一個(gè)閉合的反饋環(huán)，算法決定了這個(gè)閉合環(huán)路的自適應(yīng)過程所需要的時(shí)間[2]。自適應(yīng)均衡器直接從傳輸?shù)膶?shí)際數(shù)字信號(hào)中根據(jù)某種算法不斷調(diào)整系數(shù)，能適應(yīng)信道的隨機(jī)變化，使均衡器總是保持最佳的工作狀態(tài)，因而有更好的失真補(bǔ)償性能。自適應(yīng)均衡器一般包括兩種工作方式，即訓(xùn)練模式和判決引導(dǎo)模式。在訓(xùn)練模式，發(fā)端發(fā)送一已知的定長序列，接收機(jī)通過該己知信號(hào)獲得信道的響應(yīng)特性，并快速的調(diào)整均衡器的抽頭系數(shù)，使得均衡器的特性正好能補(bǔ)償傳輸信道的特性，從而使接收機(jī)能夠從均衡器的輸出中得到幾乎無差錯(cuò)的發(fā)送信號(hào)。這一過程被稱為訓(xùn)練階段，即發(fā)射機(jī)對(duì)接收機(jī)的訓(xùn)練。相應(yīng)地所發(fā)送的己知序列稱為訓(xùn)練信號(hào)，此時(shí)均衡器工作在訓(xùn)練模式。訓(xùn)練過程結(jié)束后，緊接著數(shù)據(jù)傳輸開始，此時(shí)接收的信號(hào)是未知的，由于均衡器處于最佳狀態(tài)，接收機(jī)正確接收概率很高，利用正確的接收數(shù)據(jù)來修正均衡器的參數(shù)，使均衡器的特性跟著信道的特性變化，這時(shí)均衡器的工作模式稱為判決引導(dǎo)模式或跟蹤模式。接收機(jī)的訓(xùn)練時(shí)間與均衡器的收斂時(shí)間有關(guān)，它是均衡算法、均衡器結(jié)構(gòu)、傳輸信道等因素的函數(shù)。由于信道的時(shí)變特性，均衡器需要周期的重訓(xùn)以使均衡器始終工作在最佳狀況。均衡器從調(diào)整參數(shù)至形成收斂，整個(gè)過程的時(shí)間跨度是均衡算法、結(jié)構(gòu)和多徑無線信道變化率的函數(shù)。為了能有效地消除碼間干擾，均衡器需要周期性地作重復(fù)訓(xùn)練。均衡器被大量地用于數(shù)字通信系統(tǒng)中，因?yàn)樵跀?shù)字通信系統(tǒng)中用戶數(shù)據(jù)是被分為若干段并被放在相應(yīng)的時(shí)間段內(nèi)傳送。21是一個(gè)無線通信系統(tǒng)的框圖，其接收機(jī)包含自適應(yīng)均衡器。原始基帶信號(hào)調(diào)制器發(fā)射機(jī)無線信道檢測器匹配濾波器中頻部分射頻接收前端=發(fā)射機(jī)，信道和接收機(jī)的射頻中頻部分的合成沖激響應(yīng)等效噪聲重建的信息數(shù)據(jù)ju據(jù)均衡器判決器 21使用自適應(yīng)均衡器的通信系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖 若是原始信息信號(hào)，是等效的基帶沖激響應(yīng)，即綜合反映了發(fā)射機(jī)、信道和接收機(jī)的射頻、中頻部分總的傳輸特性，則均衡器收到的信號(hào)可表示為： （21）若均衡器的沖激響應(yīng)是，在不考慮噪聲的情況下，均衡器的輸出為： （22）其中，是發(fā)射機(jī)，信道，接收機(jī)和均衡器四者的等效沖激響應(yīng)。橫向?yàn)V波均衡器的基帶復(fù)數(shù)沖激響應(yīng)可以描述如下： （23）其中，是橫向?yàn)V波的系數(shù)。均衡器的期望輸出值為原始信號(hào)。假定，則為了使公式中的，必須要求： （24）均衡的目的就是實(shí)現(xiàn)這一公式。其頻域表達(dá)式為： （25）上式表明，均衡器實(shí)際上就是信道的反向?yàn)V波器。若傳輸信道是頻率選擇性的，則均衡器將增大頻率衰落大的頻譜部分，削弱頻率衰落小的頻譜部分，使收到的頻譜各部分趨于平坦，相位趨于線性。對(duì)于時(shí)變信道，自適應(yīng)均衡器可以跟蹤信道的變化[13]。 自適應(yīng)均衡技術(shù)的分類自適應(yīng)均衡技術(shù)分為頻域均衡和時(shí)域均衡。所謂頻域均衡，是在頻域設(shè)計(jì)均衡濾波器，使包括插入的濾波器在內(nèi)的整個(gè)系統(tǒng)的總傳輸函數(shù)滿足無失真的條件。其基本的思想是利用可調(diào)濾波器的頻率特性去補(bǔ)償基帶系統(tǒng)的頻率特性，使包括可調(diào)濾波器在內(nèi)