【正文】 空間中障礙物的位置也要高度測量，這樣才能安全導(dǎo)航。用立體視覺方法進(jìn)行三維重建主要包括三個步驟: 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)果計算物體相對攝像機(jī)的距離，獲得物體的立體信息。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際應(yīng)用價值。它包含的各類圖像處理及識別的函數(shù)非常豐富，而且一般都進(jìn)行了很好的優(yōu)化。 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元素稱為像素。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。式中，m 為圖像點(diǎn)的齊次坐標(biāo)，dx 和dy 為每一個像素分別在x 軸、y 軸方向上的物理尺寸，( u0，v0)為光心坐標(biāo)。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)模型 乘性噪聲 乘性噪聲與信號密切相關(guān)，它與加性噪聲不同，是一個復(fù)雜的函數(shù)，可能包括各種線性畸變、非線性畸變，同時由于信道的遲延特性和損耗特性隨時間作隨機(jī)變化，故乘性干擾往往只能用隨機(jī)過程來表述。乘性干擾可以通過選擇元器件、正確設(shè)計工作點(diǎn)和減小信號電平等措施得到克服。信道的衰減和群時延失真等都可能導(dǎo)致信號波形的失真，從而引起碼間干擾。 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。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。自適應(yīng)濾波器含有兩個過程，即自適應(yīng)過程與濾波過程。所以自適應(yīng)過程是一個閉合的反饋環(huán)，算法決定了這個閉合環(huán)路的自適應(yīng)過程所需要的時間[2]。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。這一過程被稱為訓(xùn)練階段，即發(fā)射機(jī)對接收機(jī)的訓(xùn)練。訓(xùn)練過程結(jié)束后，緊接著數(shù)據(jù)傳輸開始，此時接收的信號是未知的，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，這時均衡器的工作模式稱為判決引導(dǎo)模式或跟蹤模式。由于信道的時變特性，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。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。21是一個無線通信系統(tǒng)的框圖，其接收機(jī)包含自適應(yīng)均衡器。橫向濾波均衡器的基帶復(fù)數(shù)沖激響應(yīng)可以描述如下： （23）其中，是橫向濾波的系數(shù)。假定，則為了使公式中的，必須要求： （24）均衡的目的就是實現(xiàn)這一公式。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。 自適應(yīng)均衡技術(shù)的分類自適應(yīng)均衡技術(shù)分為頻域均衡和時域均衡。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)的基帶系統(tǒng)的總特性盡量接近最佳系統(tǒng)特性。所謂時域均衡，就是從時域的沖激響應(yīng)考慮，使均衡器在內(nèi)的整個系統(tǒng)的沖激響應(yīng)應(yīng)滿足無符號間干擾的條件。時域均衡器利用它所產(chǎn)生的響應(yīng)去補(bǔ)償己畸變的信號波形，最終能有效地消除抽樣時刻上的符號間干擾，因而在數(shù)字通信的許多領(lǐng)域，如調(diào)制解調(diào)器、移動通信、短波通信、ADSL、HDSL等應(yīng)用中得到廣泛的應(yīng)用。線性均衡器與非線性均衡器的主要差別在于自適應(yīng)的輸出是否被用于判決反饋。實現(xiàn)均衡的濾波器結(jié)構(gòu)有許多種，而且每種結(jié)構(gòu)在實現(xiàn)時又有許多算法，分類如圖22。數(shù)字通信中，多徑時延擴(kuò)展可以從幾微秒到100微秒，其頻率選擇性衰落特性，使得信道的頻率特性產(chǎn)生許多零點(diǎn)，在這樣的信道中，線性均衡器的性能通常很差。在惡劣的數(shù)字移動通信信道中，非線性均衡器顯示出比線性均衡器更良好的性能，因而被廣泛使用。 橫向濾波器正如上節(jié)所述，自適應(yīng)均衡的結(jié)構(gòu)可以是橫向結(jié)構(gòu)以及格形結(jié)構(gòu)。它由分為若干級的延遲線構(gòu)成，級與級之間延遲時間的間隔為T，且延遲單元的增益相同，所以線性橫向均衡器的傳遞函數(shù)可以被表示成延遲符號，即的函數(shù)。若均衡器同時具有前饋和反饋鏈路，其傳遞函數(shù)將是的有理分式，則稱為無限沖激響應(yīng)（IIR）濾波器。因此本文所討論的自適應(yīng)均衡均采用橫向結(jié)構(gòu)FIR濾波器。周期為時鐘抽頭 23線性橫向濾波器的基本結(jié)構(gòu) 格形濾波器格形濾波器的結(jié)構(gòu)如圖6所示。格形濾波器的每一步可用下面的式子表征： （26） （27） （28）其中，是格形濾波器第步的反射系數(shù)。并且，格型濾波器的獨(dú)特結(jié)構(gòu)允許格型濾波器可以動態(tài)的調(diào)整長度。當(dāng)信道是較嚴(yán)重的時間離散的話，均衡器的長度可以通過修改算法而不用終止操作來增加。因為在均衡器的實現(xiàn)中，橫向濾波器的結(jié)構(gòu)硬件實現(xiàn)簡單，性能良好，所以雖然格形濾波器等復(fù)雜結(jié)構(gòu)的濾波器構(gòu)成的均衡器在某些條件下具有比橫向濾波器結(jié)構(gòu)的均衡器更好的性能，但他們的硬件實現(xiàn)太復(fù)雜，一般在現(xiàn)代數(shù)字通信系統(tǒng)中不使用。 分?jǐn)?shù)間隔均衡器 一般討論的線性均衡器結(jié)構(gòu)中，均衡器抽頭間的間隔為碼元間隔T（也稱波特間隔），故常稱之為波特間隔均衡器。但是波特間隔均衡器存在一些缺點(diǎn)，性能并不理想。從頻域角度，我們很容易分析波特間隔均衡器的局限性。碼率均衡器輸出端的信號頻譜為，其中 （211）顯然，由這些關(guān)系可看出，碼率均衡器只能補(bǔ)償接收信號混疊的頻譜特性，不可能補(bǔ)償中固有的信道畸變。例如，若發(fā)射的信號具有上升余弦頻譜（其跌落因子為）的脈沖組成時，其頻譜將擴(kuò)展到。例如，若，則T/2間隔的均衡器；若，則得到的是2T/3間隔的均衡器等等。在許多應(yīng)用中，經(jīng)常使用T/2間隔均衡器。均衡后的頻譜為： （214）由于，所以式（14）可表示成： （215）可以看出，分?jǐn)?shù)間隔均衡器避免了因欠采樣引起的頻譜混疊，因此可用于補(bǔ)償接收信號中的信道畸變。在輸出端，分?jǐn)?shù)間隔均衡器和波特間隔均衡器一樣，也是用碼率對均衡器輸出信號采樣。 非線性均衡器 當(dāng)信道是嚴(yán)重的符號間干擾信道時，線性均衡器可以用非線性均衡器來代替。為了補(bǔ)償失真，線性均衡器在頻率零點(diǎn)附近補(bǔ)償了許多增益，因此在那些頻率點(diǎn)處增加了噪聲。在線性均衡技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展了三種非常有效的非線性均衡方法[17]：（1）判決反饋均衡器（Decision Feedback Equalization，DFE）（2）最大似然信號檢測（3）最大似然序列估計（Maximum Likelihood Sequence Estimation，MLSE） 判決反饋均衡器 判決反饋均衡器具有與線性均衡器同樣的計算復(fù)雜性，它將取樣判決后的信號反饋回來以抵消后尾干擾。它用判決反饋輸出信號組成一個延遲線，用一部分抽頭系數(shù)加權(quán)求和后送回輸出端求和，以抵消碼間干擾。 判決反饋均衡器的基本思路是：一旦一個信息符號被檢測并被判定以后，就可在后續(xù)符號之前預(yù)測并消除由這個信息符號帶來的碼間干擾。橫向濾波器由一個前饋濾波器（FFF）和一個后饋濾波器（FBF）實現(xiàn)，如圖25所示。兩個濾波器的和構(gòu)成均衡器的輸出。注意到前饋濾波器只用到了非因果的抽頭系數(shù)，這是因為反饋濾波器部分可以去除所有由于先前符號所引起的碼間干擾。所以，判決反饋均衡器適合于有嚴(yán)重失真的無線信道。但是，DFE的重要缺點(diǎn)是容易造成錯誤的擴(kuò)散。 最大似然序列估計（MLSE）均衡器 前面描述的基于最小均方誤差準(zhǔn)則的線性均衡器，適用于當(dāng)信道不產(chǎn)生任何幅度失真時的最小信號差錯概率準(zhǔn)則，這是均衡器用在移動通信中的理想情況。這種均衡器利用傳統(tǒng)的最大似然接收機(jī)結(jié)構(gòu)。MLSE通常需要很大的計算量，尤其是當(dāng)信道的延時比較大的時候計算量更大。這種算法被認(rèn)為是一種有記憶噪聲的有限狀態(tài)馬爾可夫過程狀態(tài)變量的MLSE。延遲信道估計器MLSE匹配濾波器估計序列26含有自適應(yīng)均衡器的MLSE結(jié)構(gòu) 圖格式要一致8示出了基于DFE的MLSE接收機(jī)的框圖。MLSE需要知道信道特性來計算判決門限。這樣，噪聲的可能分配決定了接收信號最佳解調(diào)門限，然而MLSE和信道估計依賴于離散（非線性）采樣。在自適應(yīng)均衡器中，可使用不同的自適應(yīng)算法。兩種常用的準(zhǔn)則為最大失真準(zhǔn)則和最小均方誤差準(zhǔn)則。誤差估計函數(shù)是通過比較算法的實際輸出值和期望輸出值而得到的。在70年代中期，Widrow等推出并完善了LMS算法，80年代人們又從減小輸入信號組合的相關(guān)性（提高信息量）及將Kalman在最佳檢測中的結(jié)論轉(zhuǎn)化到自適應(yīng)優(yōu)化等角度，修正了LMS算法，使處理的速度加快。這類算法的共同特點(diǎn)是收斂迅速，能應(yīng)付條件的快速時變。最近十多年來，設(shè)計快速收斂的自適應(yīng)濾波實時修正算法已成為重要的研究課題，用于通信系統(tǒng)的各種自適應(yīng)均衡器，快速收斂是重要的。在接收信號總的頻譜形狀己知的情況下，正交LMS算法能夠在部分響應(yīng)系統(tǒng)中達(dá)到快速收斂。 衡量自適應(yīng)算法性能的準(zhǔn)則 評價自適應(yīng)均衡算法的優(yōu)劣，可以從下面5個方面入手：（1）收斂速度（在訓(xùn)練階段）（2）誤碼特性（3）跟蹤時變信道能力（4）運(yùn)算復(fù)雜度（5）容錯性。在一些串行數(shù)據(jù)通信體制中，發(fā)送的數(shù)據(jù)序列有20%左右的碼元用于均衡器的訓(xùn)練，即1/5的頻帶沒有得到充分利用。如果均衡器有較快的收斂速