個(gè)人導(dǎo)航系統(tǒng)中慣性輔助圖像去運(yùn)動(dòng)模糊算法研究.pdf

1、個(gè)人導(dǎo)航系統(tǒng)中，隨著移動(dòng)設(shè)備的小型化、智能化發(fā)展，智能手機(jī)拍照攝像方面對(duì)圖像清晰化要求越來(lái)越高，尤其是對(duì)于運(yùn)動(dòng)造成的模糊圖像的清晰化處理。在圖像去運(yùn)動(dòng)模糊算法研究中，主要有單幀圖像處理算法和多幀圖像處理算法。根據(jù)模糊核 PSF是否可知，又可將其分為盲圖像復(fù)原問(wèn)題和非盲圖像復(fù)原問(wèn)題。本文主要研究的是個(gè)人導(dǎo)航系統(tǒng)中，動(dòng)態(tài)捕獲環(huán)境信息圖像時(shí)，利用多幀圖像序列的盲圖像復(fù)原問(wèn)題，且主要研究的算法是利用慣性信息輔助圖像去運(yùn)動(dòng)模糊算法。
　　在

2、慣性輔助圖像去運(yùn)動(dòng)模糊算法研究中，2010年Joshi團(tuán)隊(duì)最早利用慣性信息輔助圖像去運(yùn)動(dòng)模糊實(shí)現(xiàn)攝像機(jī)的去抖功能，與此同時(shí)，柯達(dá)中國(guó)研究院提出了一種提取隱藏頭文件的算法來(lái)實(shí)現(xiàn)去運(yùn)動(dòng)模糊。2011年卡內(nèi)基梅隆大學(xué)的Myung Hwangbo等人利用陀螺輔助圖像特征跟蹤，實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)攝像機(jī)的自校準(zhǔn)和 GPU補(bǔ)償。2013年?indelá?在Joshi算法基礎(chǔ)上采用了相同的方法首次在Android系統(tǒng)三星手機(jī)上實(shí)現(xiàn)。緊接著，德國(guó)慕尼黑工業(yè)大學(xué)的D

3、aniel Cremers團(tuán)隊(duì)則在iOS系統(tǒng)蘋果手機(jī)上實(shí)現(xiàn)，并提出了VIO的概念，即利用MIMU輔助攝像機(jī)進(jìn)行測(cè)速和測(cè)距等工作，相較于傳統(tǒng)的視覺(jué)里程計(jì)精度更高，實(shí)時(shí)性更好。本文則考慮個(gè)人導(dǎo)航系統(tǒng)中，利用慣性信息匹配多幀圖像序列，進(jìn)行了慣性輔助圖像去運(yùn)動(dòng)模糊相關(guān)的算法研究，具體工作如下：
　?。?）利用微慣性傳感器（Xsens公司開(kāi)發(fā)的MTi-G-700及Android手機(jī)、平板等個(gè)人移動(dòng)設(shè)備自帶的MEMS陀螺儀和加速度計(jì)）輔助修正

4、圖像去運(yùn)動(dòng)模糊，搭建新的數(shù)學(xué)模型，短時(shí)間內(nèi)利用MIMU得到的慣性數(shù)據(jù)來(lái)估計(jì)攝像機(jī)運(yùn)動(dòng)的位置、姿態(tài)、速度，修正圖像像素點(diǎn)位置，進(jìn)行圖像去運(yùn)動(dòng)模糊處理，再進(jìn)行去噪等圖像處理從而解決圖像運(yùn)動(dòng)模糊問(wèn)題，設(shè)計(jì)出新的算法，并用 MATLAB仿真驗(yàn)證其科學(xué)性。
　?。?）在 Windows、Ubuntu、Android等三個(gè)操作系統(tǒng)平臺(tái)上分析模糊圖像的清晰化復(fù)原處理算法。在 Windows系統(tǒng)中，利用 MATLAB軟件仿真設(shè)計(jì)并驗(yàn)證算法；在 U

5、buntu系統(tǒng)中，利用 ROS平臺(tái)離線采集慣導(dǎo)數(shù)據(jù)并拍攝圖像，運(yùn)行PTAM算法；在Android系統(tǒng)手機(jī)平板等移動(dòng)平臺(tái)下利用JNI和NDK實(shí)現(xiàn)Java和C++混合編譯從而實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單的維納濾波，以及圖像序列與 MIMU采集的慣導(dǎo)數(shù)據(jù)同步存儲(chǔ)。
　?。?）不同平臺(tái)的對(duì)比實(shí)驗(yàn)結(jié)果都定性并定量分析了其圖像復(fù)原質(zhì)量，評(píng)價(jià)指標(biāo)的結(jié)果基本滿足人類視覺(jué)感受，另一方面還討論了圖像質(zhì)量對(duì)個(gè)人導(dǎo)航系統(tǒng)中環(huán)境信息圖像匹配問(wèn)題的影響。
　?。?）通過(guò)對(duì)