基于多目标优化的电子后视镜图像观感质量改进
传统玻璃后视镜风阻风噪大，无法接入智能驾驶系统，电子后视镜取代传统后视镜已成为趋势。但电子后视镜使用鱼眼摄像机，所显示图像畸变大，畸变矫正后会造成远距离视野丢失，无法为驾驶员提供近距离放大图像，远距离涵盖更多视野的需求。目前电子后视镜使用鱼眼摄像机，显示的局部和全域图像效果与玻璃视镜相差甚远。根据ISO标准提高电子后视镜观感，需要设计合适的随空间位置变化的图像局部区域缩放比、全局区域显示变形、还需考虑显示屏安装于A柱上造成的旁边的前挡玻璃视野遮挡大小、驾驶员与显示屏的相对位置和夹角造成的观察舒适度等因素，而这些因素的提高彼此之间存在冲突，因此电子后视镜图像观感质量的优化是一个复杂的多目标优化问题。 本文以玻璃视镜局部放大系数对电子后视镜图像进行初步优化，并通过改进的NSGA-Ⅱ算法对电子后视镜图像观感质量进行综合优化提升。主要研究工作如下： 1.根据玻璃视镜局部放大系数的分析，提出一种基于玻璃视镜局部放大系数优化电子后视镜图像的优化算法，并针对此算法提出一种极坐标下小运算量的圆插补算法。 2.根据多目标优化理论，建立了电子后视镜图像观感质量多目标模型。通过全域放大系数相差度，显示屏视野遮挡大小，显示屏观察舒适度和图像裁剪纵横变形率四个目标函数来评估图像观感质量。目标函数约束为图像最小放大系数，图像纵横放大比，显示屏空间位置和最小显示视野。 3.针对传统NSGA-Ⅱ遗传算法拥挤度机制的两个缺陷，一个是临近解可能同时被留下或被淘汰的缺陷，另一个是分布性好但是某一维度拥挤度小的解会被淘汰的缺陷。本文分别提出了一种中点替代算法，以临近解的几何中点替代这些点进行拥挤度比较以及一种加入带维度距离因素影响的新拥挤度计算方法，增强了算法求解的分布性和鲁棒性。对优化后的NSGA-Ⅱ算法进行解的质量评估和仿真分析，实验证明解的质量和目标函数取值均优于传统NSGA-Ⅱ算法。 4.搭建了整个电子后视镜系统，在系统中针对图像局部放大系数优化时用到的不同算法进行效果对比，实验证明鱼眼优化算法选用合理，圆插补算法图像质量满足要求且运算速度快。然后对优化后图像观感质量进行了主客观评价，结果表明图像观感质量主观感受接近玻璃视镜，客观实验数据证明局部和全域放大系数接近玻璃视镜，且优化效果好于传统NSGA-Ⅱ算法。最后进行了实机道路测试实验，驾驶员反馈图像显示质量好，显示屏观察舒适度高且显示屏视野遮挡小。
电子后视镜图像;观感质量;多目标优化;放大系数;极坐标插值;NSGA-Ⅱ算法
湖北工业大学
硕士
测试计量技术及仪器
王正家
2022
中文
TP391.41
2022-11-18（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）