1、本科毕业论文基于双目立体视觉的行李规格检测学生姓名： 张国锋 专 业： 自动化 学 号： 091141168 指导教师： 刘恒力 所属学院： 航空自动化学院 二一三年六月中国民航大学本科毕业设计论文基于双目立体视觉的行李规格检测Baggage Specification Detection Based on the Binocular Vision学生姓名：张国锋专 业：自动化学 号：091141168指导教师：刘恒力学 院：航空自动化学院2013 年 6 月创见性声明本人声明：所呈交的毕业论文是本人在指导教师的指导下进行的工作和取得的成果，论文中所引用的他人已经发表或撰写过的研究成果，均加以
2、特别标注并在此表示致谢。与我一同工作的同志对本论文所做的任何贡献也已在论文中作了明确的说明并表示谢意。毕业论文作者签名： 签字日期： 年 月 日本科毕业设计（论文）版权使用授权书本毕业设计（论文）作者完全了解中国民航大学有关保留、使用毕业设计（论文）的规定。特授权中国民航大学可以将毕业设计（论文）的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交毕业设计（论文）的复印件和磁盘。（保密的毕业论文在解密后适用本授权说明）毕业论文作者签名： 指导教师签名：签字日期： 年 月 日 签字日期： 年 月 日摘 要为实施国际航协
3、提出的“简化商务、便捷出行”的核心计划，研发自助行李托运系统已经成为重要的解决方案。其中，行李信息的检测包括行李重量的采集、规格的检测以及行李标签的扫描。针对行李规格的自动检测问题，研究了基于双目立体视觉的检测算法，以实现自助行李托运系统中对行李的非接触检测。首先，基于自助行李托运系统特殊的硬件环境，设计了平行双目结构的行李图像采集系统，使系统能够在有限的空间内采集行李的立体图像对。设计了一种基于棋盘平面的系统标定法，获取摄像机的内外参数。其次，采用自适应最优阈值法对行李图像进行预处理并提取行李特征。设计了一种能够描述行李几何形状和轮廓的二维 canny 边缘检测算法。在外极线、唯一性、灰度相
4、容性等基本约束和视差梯度附加约束条件下，设计了基于特征的区域灰度匹配方法，采用双向匹配策略，减少误匹配，提高了匹配的可靠性和稳定性。最后，考虑了双目视觉系统中空间点三维信息恢复方法，包括最小二乘法、中点法以及三角法。采用三角法并结合摄像机标定参数计算行李轮廓的三维信息。基于上述关键技术和方法，对几类行李进行检测实验，验证了本文算法的可行性和有效性，具有一定的应用价值。关键词：行李规格检测；立体视觉；特征提取；立体匹配；三维信息恢复IAbstractIn order to implement fully “simplify business“ program put forward by IAT
5、A(international air transport association) and shorten the boarding time, researching the self-service luggage system has become an important solution. Passengers can use it to make the identification and print boarding pass and baggage tag. The system can automatically detect baggage information, a
6、nd finally complete luggage checked. Among them, the baggage information detection includes baggage weight collection, specifications detection and luggage label scanning. For the luggage size automatic detection problem, a set of detection algorithm based on binocular stereo vision is proposed to r
7、ealize non-contact detection on the self-service luggage system.Firstlyl, according to the hardware environment of self-service luggage system and binocular stereo vision structure model. It designs luggage image acquisition hardware system of the parallel binocular structure. At the same time, the
8、camera imaging model and calibration method were studied, using a system calibration method based on the chessboard plane to get the camera parameters.Secondly, using the optimal threshold value method to preprocess the images. Then, in feature extraction, designing 2D canny edge detection algorithm
9、 to describe the luggage geometric shape. After that, According to basic constraints and disparity gradient additional constraint conditions, designing the regional gray matching method based on feature, and using the two-way matching strategy, reducing the error matching, It ensures the reliability
10、 and stability of the matching.Finally, researching the calculation methods of space point 3D information of the binocular vision system. According to the parallel binocular structure, using the triangular method to calculate 3d information of the baggage.Based on the technology and method mentioned
11、 above, testing the shape of different size luggage can realize the non-contact detection of baggage specifications. Key Words: Luggage Specifications Detection; Stereo Vision; Edge Feature; Stereo Matching中国民航大学本科毕业论文II目 录摘 要 .IAbstract .II第 1 章 绪论 .11.1 论文的背景意义 .11.2 尺寸规格检测的技术现状 .41.3 双目立体视觉测量的技术现
12、状 .61.4 论文研究内容 .8第 2 章 基于行李图像的双目视觉测量系统设计 .92.1 双目立体视觉结构模型 .92.2 摄像机立体标定 .112.2.1 摄像机坐标系统 .112.2.2 坐标系间转换关系 .112.2.3 摄像机模型 .112.2.4 系统标定 .112.3 基于立体视觉的行李测量系统结构设计 .12第 3 章 行李特征提取与立体匹配算法 .133.1 图像预处理 .133.2 行李特征点提取 .133.2.1 边缘算子 .133.2.2 Canny 检测法 .133.2.3 Harris 角点检测 .143.3 行李立体匹配算法 .143.3.1 匹配约束准则 .1
13、43.3.2 立体匹配方法 .143.3.3 基于行李边缘特征的双向匹配算法 .153.4 本章小结 .15第 4 章 行李三维信息提取及实验 .164.1 行李三维信息的计算 .164.1.1 最小二乘法 .164.1.2 中点法 .164.1.3 三角法 .164.2 行李规格测量实验 .16中国民航大学本科毕业论文III4.2.1 实验平台及行李图像采集 .174.2.2 双目视觉系统标定 .174.2.3 行李规格测量步骤 .184.2.4 实验结果及分析 .184.3 本章小结 .20第 5 章 结论 .21参考文献 .22致 谢 .24附录 A：程序清单 .25附录 B：外文翻译资
14、料 .26中国民航大学本科毕业论文0第 1 章 绪论1.1 论文的背景意义随着科学技术的不断发展，自动化水平的不断提高，民航运输业也在向便捷化发展。2004年11月，随着国际航协(IATA) “简化商务”战略计划的出台，各国航空公司纷纷对其传统的经营管理模式进行改进，无论是订票系统、值机系统还是行李托运系统等方面统统进行了重要的改革 1。目前值机系统就已经有多种便捷的方式，而且广泛应用于全球各大机场，而行李托运服务则处于初步发展阶段。国际航协已将中国作为“简化商务”的首个全球试点地区，希望中国在实施“简化商务”方面能起到带头作用 2。 自助值机服务正是很好的体现，提前在网上订票并缩短排队时间已
15、经成为最理想的旅行方式。然而有关调查显示，大多数乘客表示行李托运问题成为他们不愿意使用自助值机服务的最大障碍，同时也是航空公司进一步发展自助值机服务的主要制约和瓶颈 3。因为自助值机最早是针对无托运行李的乘客来设计的，有托运行李的乘客一般都到柜台办理。自助值机简便易行，使乘客很快获得登机牌，但又要花大量时间重新排队等待行李托运，所以直接导致了乘客体验的下降，限制了自助服务技术省时高效性能的发挥 4。显然，为实现航空运输业自助化服务的目标，先决条件是妥善解决行李的自助托运服务问题。目前在国外只有极少数机场使用了行李自助托运试用系统，处在实验或起步阶段。如荷兰阿姆斯特丹机场、法国巴黎机场、新西兰奥
16、克兰机场以及迪拜机场等 5,6。在荷兰阿姆斯特丹史基浦国际机场，从 2008 年 7 月开始进行行李自助系统check in 测试，乘客可扫描自己的登机牌，通过电子触摸屏进行相关的信息验证之后，就能够打印出行李标签，然后自己贴在行李上，如图 1-1 所示。行李标签上有一个微型的无线应答器，类似一张邮票，在几英尺外都可以识别。最后将行李放在传送带上进行托运 7,8。同时，该系统还具有平滑的结构设计，如图 1-2 所示，生物检测功能和三维相机视觉系统。结构设计是为了使行李规则放置，便于进行行李信息的检测。视觉系统是用来存储行李图像的，并作为后续行李查找的依据 9。该系统是通过激光测距仪来实现行李规格检测的。
