基于二维三阶多项式拟合的阈值曲面分割法

针对光照不均匀情况，提出了基于二维三阶多项式拟合阈值曲面进行分割的方法。遵循最小均方误差原理，给出了二维三阶拟合的矩阵表达式及详细的程序实现方法。拟合点以人机交互形式，由鼠标点击选出，程序自动记载所选点的图像坐标与灰度值信息，然后拟合出阈值曲面，并以二值图像形式给出分割结果。对一幅光照模型未知的网格图像进行了分割，实验结果良好。     

基于单应性矩阵的大尺寸零件视觉测量图像拼接方法

针对视觉检测技术对大尺寸复杂零件测量精度低的问题,提出一种基于单应性矩阵的大尺寸零件视觉测量图像拼接方法。首先建立世界坐标系→相机坐标系→投影坐标系→图像坐标系之间的归一化模型,提炼出简单易懂的坐标变换表达式H;然后对摄像机进行多次标定,确定像素当量、拍摄视场及焦距;再获取零件图像,利用前面得到的最简坐标表达式H得到拼接图像之间的配准,最后完成若干副图像的拼接,把拼接结果和SURF特征点方法及向后映射模型归一化的拼接结果进行比较。结果表明,该方法可以大大减少大尺寸零件拼接的时间,较SURF特征点方法和向后映射拼接用时分别降低86.55%和67.30%,拼接精度远高于SURF特征点方法和向后映射方法,分别提高了50.95%和25.08%,测量精度满足大尺寸零件检测精度要求。     

移动AR+VR支持下全景图像拼接均匀性校正方法

采用传统方法对全景拼接图像校正时,无法检测到全景图像中的重叠区域,导致全景图像结构相似度评分SSIM偏低、边缘差分谱评分DoEM低且校正误差较大.为解决上述问题,提出移动AR+ VR支持下全景图像拼接均匀性校正方法.采用相位相关算法在移动AR+ VR支持下检测全景图像重叠区域.确定全景图像的畸变中心坐标和畸变系数,将图像畸变区域投影到地图坐标中,通过亮度像素值校正镜头畸变和斜视变形,完成图像的均匀性校正.实验结果表明,所提方法的结构相似度评分SSIM均大于0.93,边缘差分谱评分DoEM最高可达0.9914,且扭曲度均低于10％,说明所提方法累计误差小,实验数据验证了所提方法具有明显应用优势.     

移动AR+VR支持下全景图像拼接均匀性校正方法

采用传统方法对全景拼接图像校正时,无法检测到全景图像中的重叠区域,导致全景图像结构相似度评分SSIM偏低、边缘差分谱评分DoEM低且校正误差较大.为解决上述问题,提出移动AR+ VR支持下全景图像拼接均匀性校正方法.采用相位相关算法在移动AR+ VR支持下检测全景图像重叠区域.确定全景图像的畸变中心坐标和畸变系数,将图像畸变区域投影到地图坐标中,通过亮度像素值校正镜头畸变和斜视变形,完成图像的均匀性校正.实验结果表明,所提方法的结构相似度评分SSIM均大于0.93,边缘差分谱评分DoEM最高可达0.9914,且扭曲度均低于10％,说明所提方法累计误差小,实验数据验证了所提方法具有明显应用优势.     

光栅投影测量系统三维形貌拼接技术研究

针对尺寸较大或型面复杂的被测物形貌的测量,提出了一种基于投影仪投射标记点和全局控制点的三维形貌拼接方案。方案充分利用光栅投影测量系统的优势,以拼接相机坐标系为中介,将被测物表面在投影系统视觉传感器坐标系下的多视点云坐标转换到全局坐标系下,实现了将投影系统视觉传感器在不同位置、不同角度的测量数据统一到全局坐标系,完成拼接。该方案避免了人工标记点的粘贴,保持了被测物表面的原有形貌,提高了测量效率,同时克服了基于相邻图像重叠拼接中的误差累积问题。此方案方法操作简单,原理可行,精度可满足要求。实验结果表明:拼接的X,Y,Z坐标均方根误差分别为:0.056 mm、0.023 mm、0.165 mm,测量系统的绝对误差为0.33 mm。     

自适应柱状全景图拼接

为了实现高效高精度的全景图拼接,提出了一种面向柱状全景图的自适应拼接方法。该方法首先使用基于灰度边缘特征点的图像匹配来获得匹配坐标,并由匹配坐标唯一性计算焦距;然后在该焦距参数估计的基础上,采用新的自适应混合图像灰度匹配方法生成初期拼接图像,并根据其宽度以及相关判别条件进行焦距估计的调整,再重复迭代,以获得准确的焦距参数;最后利用基于角度1维投影的图像匹配方法进行匹配坐标的小范围校正,以及使用线性平滑算法生成最终柱状全景图。该法在精确焦距的基础上,结合了多种图像匹配算法,并根据自相关指数自适应选取结果,实现了水平和垂直两方向上的匹配定位和错位检测。实验证明,该方法不仅在真实图像上的可行,且具有较高的实时性、精度和鲁棒性。     

采用棋盘格靶标的全自动相机标定方法

为了去除相机标定过程中的人为干预,提出了一种采用改进的棋盘格靶标的全自动相机标定方法。识别出每幅标定图像中的四个标志圆,利用四个标志圆圆心的图像坐标和物理坐标计算二维射影变换矩阵。依据该射影变换矩阵计算出棋盘格角点的初始图像位置,接着提取亚像素精度的角点位置。迭代求解需要标定的相机参数。由实验可知,该全自动相机标定方法的棋盘格角点识别能力和相机标定精度,与Bouguet的相机标定工具箱相当,且可以显著地减少标定时间和工作量。利用20幅分辨率为640×480的靶标图像标定相机仅需16 s。     

一种改进的快速图像拼接方法

为了提高图像拼接的速度,提出了一种快速的图像拼接方法.首先在SUSAN角点检测算法检测出图像角点的基础上,采用图像分块和邻近角点剔除的方法来保证图像角点分布均匀并且避免出现角点聚簇现象,利于提高拼接的精度.其次,利用灰度相关性进行特征角点的匹配并消除伪匹配.然后采用改进的RANSAC算法快速地估计变换矩阵,该算法中采用预检测的方法快速抛弃那些不是候选模型的临时模型,加快了算法的速度.最后进行颜色融合,生成无缝拼接图像.实验结果表明,该方法在得到较高精度的情况下,大大减少了运算量,提高了图像拼接的速度.     

一种街景全景生成的改进算法

当前主流的全景拼接软件在进行投影变换的过程中对街景影像上匹配点对的精度的依赖性较强。为了增强其鲁棒性,采取在投影后的影像上获取匹配点对并将其反投影回街景影像坐标系的策略来减少对初始匹配点对的依赖。此外,针对投影后相邻图像之间的错位导致全景拼接产生缝隙的问题,采用多层B样条插值算法对相邻图像的光流进行插值来消除影像间的错位。实验结果表明,上述的算法策略提高了投影转换的精度,明显改善了全景拼接的效果。     

多投影显示系统结构光几何校正算法

针对带有非规则曲面显示墙的多投影显示系统的几何校正问题,提出一种基于结构光投影技术的自动非线性几何校正算法.该算法首先用结构光投影技术计算出每个投影机与显示墙的映射关系;其次使用相机拍摄显示墙上的经纬度点阵;最后通过提取拍摄的图像特征计算得到投影机帧缓存中每个像素点在全局坐标系下的经纬度值,并将其转换为纹理坐标,从而实现了非线性几何校正.模拟仿真实验和虚拟机场系统中的实际应用结果表明,文中算法能够有效地提高系统的几何校正精度,且无需进行相机的标定和具有显示墙解析式的先验知识,适用于任意光滑的曲面显示墙.     

近景数码影像中墙面纹理自动拼接方法的研究

影像拼接是从近景数码影像中生成墙面纹理需要解决的问题。然而由于现有的拼接软件通常不适用于处理几何变形大的近景影像,但通过对从近景数码影像中自动拼接墙面纹理的方法进行的研究发现,在相机的位置离建筑物相对较远,且大致沿一条直线进行拍摄时,当原始影像预先纠正到同一个铅垂面上后,由于各影像之间的大小比例接近于1,因此对于此种情况的拼接而言,就只需要通过选取拼接点来确定相邻影像之间沿X轴和Y轴方向的平移量,即可实现拼接。然而对于比较狭窄的街道(如步行街)来说,则由于摄站与建筑物之间的距离比较小,使影像的倾角增大,导致影像的几何变形增大,所以不适于采用选取拼接点的方法进行拼接。针对此种情况的拼接,提出了一种类似于航带法生成正射影像的条带法,用来进行墙面纹理的自动拼接,并且结合影像间同名水平直线的约束和加密匹配同名点两种方法来对拼接结果进行优化。最后针对地面实拍的序列影像进行了实验。实验结果证明,该方法能够显著消除相邻影像间的几何差异,从而真正实现了影像的无缝拼接。     

基于圆柱面映射的快速图像拼接算法

针对现有基于圆柱面映射的全景图像拼接算法无法实现自动估计焦距的问题,为满足实时性要求,提出了一种基于预测的快速特征点匹配算法,在基于纯旋转运动的自动焦距估计算法基础上,提出了一种基于单应矩阵的焦距修正算法。该算法首先从待拼接图像中提取Harris角点,然后提取方向梯度直方图(Histogram of Oriented Gradient, HOG)描述子进行特征点匹配,基于前一帧图像获得的图像映射关系采用一种基于预测的快速特征点匹配算法,然后使用简化的基于纯旋转运动的焦距估计算法估计出焦距初值,并采用基于单应矩阵的焦距修正算法得到更精确的焦距值,最后将平面图像投影至圆柱平面,使用加权平均融合算法进行拼接,合成全景图像。采用多个测试序列图像对算法进行测试,特征点匹配速度较传统方法提高了10倍以上,自动焦距估计算法能够准确估计摄像机焦距,且耗时仅50毫秒左右。实验结果表明,提出的算法能够快速地合成高质量的全景图像,拼接后的图像畸变小,具有较高的实用价值。     

一种基于特征匹配的目标入侵检测方法

视频监控中常用云台摄像机监控视场较大的区域.对于云台摄像机跟随拍摄的情况,提出了一种基于特征匹配的目标入侵检测方法.通过提取的尺度不变特征变换(SIFT)特征点对,将当前图像和全景图像进行匹配,从而得到当前图像和全景图像投影关系,再将当前图像的坐标系变换到全景图像下,最后运用差分法,找到入侵目标.实验结果表明,即使当前图像与全景图像存在尺度、缩放、形变等差异,通过本方法也可正确地检测出入侵目标.     

基于虚拟成像系统的文档图像矫正

由于相机成像系统中相机、成像平面、文档平面三者位姿角度的原因,会导致相机获取的文档图像为透视投影而不是正视图,对后期的文字提取与识别等处理造成消极影响;对相机成像系统进行分析,影响相机成像的因素是数学模型下的相机的成像坐标系与世界坐标系的相互转换问题,所以利用了相机坐标系经旋转矩阵转换的技术,提出了一种通过旋转矩阵将真实成像相机坐标系转换为正视图的虚拟相机坐标系,并进行图像像素点的重映射,以实现对文档图像的位姿校正;采用双目相机进行文档拍摄实验,结果表明该方法过程简单易行、可行性高、能有效的对文档图像进行矫正     

基于特征点匹配的全景图像拼接技术研究

提出了一种基于特征点匹配的全景图像拼接算法,首先提取各图像中的SIFT特征,通过特征点匹配完成两幅图像的配准;再根据图像配准结果计算出图像间的变换矩阵;最后采用渐入渐出加权平均的融合方法对两幅图像进行无缝拼接。实验表明,该算法具有匹配精度高、鲁棒性强等特点,可以快速而自动地生成全景图像。     

基于柱幕投影的飞机大迎角仿真系统实现

多通道曲面投影系统中曲面几何失真校正技术是关键,传统的曲面失真校正需要像机采集反馈图像,校正过程复杂,成本高昂且难以实现。本系统结合柱面幕,提出了一种新的基于曲面透视投影的等弧长离线校正方法。该方法将待校正图像的每个像素以弧长相等的方式映射到柱幕,再根据透视投影的原理将柱幕上的像素坐标变换到预校正图像的二维坐标。同时结合给出的简化边缘融合方法实现了基于柱幕投影的大迎角飞行仿真系统,观察人员站在柱幕前会有明显的失速感觉,从而为大迎角飞行试验分析提供了良好的仿真平台。     

低通滤波下约束对数强度熵的图像渐晕校正

渐晕是图像中像素光强沿径向方向衰减的现象，为了解决其对计算机视觉任务和图像处理精度的影响，提出了低通滤波下约束对数强度熵的图像渐晕校正方法。首先，使用偶数项的六阶多项式函数建立渐晕模型；其次，通过低通滤波计算最小的目标图像对数强度熵，在目标值的约束下求出既满足渐晕函数变化规律又能减小图像的对数强度熵的渐晕模型的最优参数解；最后，对渐晕图像采用渐晕模型的逆向补偿校正渐晕。采用结构相似性指标（SSIM）和均方根误差(RMSE)度量渐晕校正效果，结果表明，所提方法不仅能有效恢复渐晕区域的亮度信息，得到真实、自然的无渐晕图像，而且能有效校正不同程度的渐晕，渐晕校正结果视觉一致性良好。     

Systems and Experiment Paper: Construction of Panoramic Image Mosaics with Global and Local Alignment

This paper presents a complete system for constructing panoramic image mosaics from sequences of images. Our mosaic representation associates a transformation matrix with each input image, rather than explicitly projecting all of the images onto a common surface (e.g., a cylinder). In particular, to construct a full view panorama, we introduce a rotational mosaic representation that associates a rotation matrix (and optionally a focal length) with each input image. A patch-based alignment algorithm is developed to quickly align two images given motion models. Techniques for estimating and refining camera focal lengths are also presented.In order to reduce accumulated registration errors, we apply global alignment (block adjustment) to the whole sequence of images, which results in an optimally registered image mosaic. To compensate for small amounts of motion parallax introduced by translations of the camera and other unmodeled distortions, we use a local alignment (deghosting) technique which warps each image based on the results of pairwise local image registrations. By combining both global and local alignment, we significantly improve the quality of our image mosaics, thereby enabling the creation of full view panoramic mosaics with hand-held cameras.We also present an inverse texture mapping algorithm for efficiently extracting environment maps from our panoramic image mosaics. By mapping the mosaic onto an arbitrary texture-mapped polyhedron surrounding the origin, we can explore the virtual environment using standard 3D graphics viewers and hardware without requiring special-purpose players.An erratum to this article can be found at     

基于 2 个灭点和局部尺度的三维空间尺度估计

三维空间尺度估计是三维重建中的一个重要工作,现实世界中也存在一些基于单幅图像进行三维空间尺度估计的需求。通常情况下,尺度估计需先对相机进行标定。根据单目图像符合透视原理的特性,提出了一种基于 2 个灭点和局部尺度信息的方法对相机进行标定,从而得到单目图像物体中三维空间尺度信息的估计。首先,从单目图像中选择 2 组互相正交的平行线组,得到对应 2 个灭点的坐标;然后,利用灭点坐标和焦距信息得到世界坐标系和相机坐标系之间的旋转矩阵,再利用灭点的性质和已知局部尺度信息得到平移向量,完成单目相机的标定;最后,还原二维图像中像素点对应的三维世界坐标值,计算出图像中 2 个像素点在三维空间的尺度信息。实验结果表明,该方法能有效地对单幅图像中的建筑物体进行尺度估计。     

新的桶形畸变的点阵样板校正方法

为了校正广角镜头的桶形畸变,提出一种新的桶形畸变数字校正方法。它使用点阵样板校正的方法,根据畸变图和理想图中圆点的位置关系,得出畸变图像素在X轴和Y轴方向上的偏移量曲面,采用三次B插值函数对曲面插值;由曲面插值获取像素点的偏移量,对各像素进行坐标转换得到校正图像;然后对图像进行了双线性插值的灰度重建。仿真结果表明,该方法使图像的坐标位置和灰度都得到很好的校正。