分离物体三维测量的彩色结构光编码新方法

提出了一种结合颜色、格雷码和正弦光栅的编码新方法,用于测量空间分离物体的三维面形。该彩色格雷码正弦条纹图案表现为用颜色信息编码的正弦条纹图案,利用此条纹图案来记录物体的三维面形数据。首先投射一幅彩色格雷码正弦条纹来调制被测物体的三维信息,摄像机拍得物体表面的变形条纹图,然后应用傅里叶变换方法获取截断相位,根据编码特征进行解码来指导截断相位的展开,获得展开相位,进而恢复出物体的三维面形。该方法编码稳定,解码方法可靠,只需要拍摄一幅图,就可以较好地重建空间分离物体的三维面形。空间分离物体的实验结果以及与基于调制度排序的截断相位二维空间展开结果的对比,均证明了该方法的正确性和可行性。     

基于单色条纹投影的高动态范围物体表面形貌三维测量

条纹投影轮廓术以其高速、高精度的优点在机械零件自动在线检测、汽车制造、文化遗产保护等领域得到了广泛的应用。然而，传统的条纹投影采用单一曝光时间或单一投影强度来测量高动态范围的物体，在反射率较大的区域会发生过度曝光，超过相机传感器的最大亮度范围，导致无法获得真实的强度和准确的三维数据。为解决此问题，利用彩色相机对单色条纹投影的不同颜色通道响应，提出了一种基于单色条纹投影的高动态范围物体表面三维测量方法。该方法投影蓝色条纹图到被测物体表面，彩色相机从另一个视角采集彩色条纹图像。从采集的彩色条纹图像中分离蓝绿通道对应的两个条纹图像。从蓝绿通道条纹图像中选择不饱和且调制度最大的一组像素生成蓝绿通道的掩膜图像，利用蓝绿通道的掩膜图像和蓝绿通道条纹图像合成高动态图像。然后应用相位解算方法和系统标定，实现高动态范围物体表面形貌的三维测量。实验验证了该方法的有效性。所提方法一方面减少了投影图像的数量，避免了复杂的计算问题，提高了测量效率；另一方面，不需要额外的硬件设施。     

彩色反射全息图颜色再现定量分析

根据反射彩色全息图衍射的波长选择性和色度学原理,给出了彩色反射全息三原色系统的表达,研究了彩色反射全息色系与CIE XYZ色系之间的转换关系。分析并讨论了影响反射全息图颜色再现能力的因素,给出了物体实际颜色和反射全息图再现像颜色的色差评价方法。根据彩色反射全息三原色系统的转换关系以及色差评价方法,选取多种颜色样本计算得出不同波长组合的三原色系统下反射全息图的色差,并进行了色差分析。     

基于彩色条纹编码的三维重建系统的研究

提出了一种正弦光栅彩色条纹的编码新方法,用于物体的三维重建。该方法利用投影仪投射出彩色正弦光栅彩色条纹序列对物体进行照射,采用照相机拍摄物体表面的变形条纹图,对图片进行处理,进而恢复出物体的三维轮廓。经过模拟实验表明,该方法具有较高的重建精度和良好的实时性品质指标。     

基于格雷编码的彩色结构光快速三维测量技术

提出一种基于格雷编码原理的彩色结构光三维测量方法,通过向被测物体投影两幅彩色结构光栅,分析得到物体表面的三维信息,在保证测量精度和准确度的同时,提高了三维测量的速度。将格雷编码原则和容易辨别的颜色结合应用到彩色条纹编码中,得到序列周期唯一且编码周期起始位置任意的彩色条纹编码,克服了码间干扰,解码方法简单且精度高,适用范围广;利用三色相移法取代传统三幅相移法。实验结果表明,使用基于格雷编码原理的彩色结构光方法可以得到被测物体精确的表面高度信息。     

三维小视场成像系统

研究了一套投影正弦光栅条纹,测量表面有大梯度或非连续结构等复杂形貌微小物体的三维测量系统。针对所测量物体大小,通过将体视显微镜、相机和投影仪组合,研制了具有较小视场的条纹投影系统。软件产生具有最佳条纹个数的三组正弦条纹图,每组包含四个彼此间有90相位移动的条纹。根据所测量物体表面颜色和纹理特性,选择投影系统的合适颜色通道投射软件所产生的正弦条纹序列到被测物表面。相机从另一角度获取经被测表面调制的变形条纹图。通过四步相移和最佳条纹选择方法分别计算得到折叠相位图和展开相位图。利用水平精密移动台定位一水平白板到几个已知位置,建立绝对相位和深度之间的关系,获得系统深度方向的数据。微小物体的三维形貌测量实验证明了所研制成像系统的可行性和准确性。     

结构光的编码与解码研究

在研究结构光三维测量技术的基础上,提出了一种基于彩色条纹组合的编码方法,并在MATLAB中实现GUI操作的RLE编码与解码.彩色条纹组合的编码方法以红、绿、蓝三原色以及它们的补色黄、品、青6种颜色作为编码条纹的基本颜色.将6种颜色的条纹组合起来,使任意相邻的3个条纹的颜色排列顺序唯一.这样的组合方法使得编码图案的周期较长,且解码比较容易实现.具体介绍了结构光的编码与解码的原理及过程,最终给出了基于MATLAB环境下的实验结果.     

基于De Bruijn序列的彩色结构光编解码方法研究

在编码结构光视觉测量中,捕获的彩色投射条纹易受环境光等因素的影响,容易造成对颜色条纹的误识别,并且随着采用颜色数的增加,误识别的概率会变大。在保证一定测量分辨率的前提下,本文基于De Bruijn序列,引入了颜色的强度与周期属性,只使用4种颜色,设计出了具有128个条纹的投射模式,既方便了后续的解码,又满足了高分辨的要求。在L*a*b*空间中,通过对L值的线性滤波差分实现彩色条纹的准确分割。结合主成分分析及K均值聚类的思想,设计了一种自适应颜色聚类方法,克服了颜色串扰给颜色识别带来的困难,能够准确地对高低强度彩色条纹进行颜色分类。最后利用De Bruijn序列的窗口唯一性,生成匹配点集,根据三角测量原理,得到物体表面的三维信息,实现物体三维表面重构。在对圆柱直径的测量实验中,测量误差在1.5mm左右,相对误差在0.5%左右,实验结果验证了上述方法的有效性。     

基于编码结构光的大型曲面三维测量

介绍了采用结构光彩色编码技术实现大型曲面测量的一种新方法.将由RGB三原色及其补色组成的彩色条纹进行组合,生成编码图案,并由投影仪投射到被测物体上.通过对摄像机拍摄的图像进行解码,获得物体的三维坐标.利用被测物体上的标志特征点,对物体进行分块测量.结合边缘检测及圆心检测确定分割线,对物体三维坐标进行分割、组合,实现了对大型曲面的三维测量.     

基于DeBruijn产生的彩色条纹序列的结构光三维重建

提出了一种DeBruijn产生的彩色条纹的结构光编码新方法。这种方法用于还原物体的三维形态。通过计算机编码的DeBruijn的彩色条纹经过图像滤波,边缘检测,颜色判定与原始DeBruijn序列进行匹配的过程。最后通过校正过的投影仪,照相机系统还原物体的三维形态。经过试验证明,拍摄模型不受物体拍摄角度,形状的影响。整个系统获取三维图像速度快,张数少,操作便捷,可用于各大领域的应用。     

Video object segmentation in rainy situations based on difference scheme with object structure and color analysis

A scheme based on a difference scheme using object structures and color analysis is proposed for video object segmentation in rainy situations. Since shadows and color reflections on the wet ground pose problems for conventional video object segmentation, the proposed method combines the background construction-based video object segmentation and the foreground extraction-based video object segmentation where pixels in both the foreground and background from a video sequence are separated using histogram-based change detection from which the background can be constructed and detection of the initial moving object masks based on a frame difference mask and a background subtraction mask can be further used to obtain coarse object regions. Shadow regions and color-reflection regions on the wet ground are removed from the initial moving object masks via a diamond window mask and color analysis of the moving object. Finally, the boundary of the moving object is refined using connected component labeling and morphological operations. Experimental results show that the proposed method performs well for video object segmentation in rainy situations.     

基于Mean Shift算法的实时运动目标跟踪

Mean shift算法是一种非参数密度估计算法,可以实现实时的最优匹配,为了把Mean shift算法应用到视频图像的运动目标跟踪中去,采用了以颜色直方图建立目标模型的策略,提出了在视频图像中以Mean shift为核心的目标跟踪算法。实验结果表明,该算法具有很好的鲁棒性、准确度等优点,在运动目标部分遮挡的情况下仍能实现稳定、实时的跟踪。     

基于粒子滤波与多特征融合的视频目标跟踪

提出了一种基于粒子滤波和多特征融合的视频目标跟踪方法.以粒子滤波为跟踪框架,根据颜色跟踪中存在的问题提出将颜色与目标运动信息融合,利用融合后的信息确定粒子的权值.利用重采样策略缓解退化现象对粒子滤波的影响.针对2段不同的视频进行了不同算法的仿真与性能的比较,实验结果表明,本文方法在计算量增加不多的情况下大大改善了跟踪的性能与鲁棒性,尤其当目标与背景颜色相近时仍然能够准确地对目标进行跟踪.     

Object recognition via contextual color attention

Visual attention is effective in differentiating an object from its surroundings. Color is used to guide attention via a top-down category-specific attention map in the top-down color attention (CA) method. To uniformly highlight the entire object, our color attention map is reconstructed based on the estimated object patches. The object patches consist of strong patches and false weak patches whose contextual color attention values are beyond the optimal threshold of class-specific contextual color attention. The color attention map constructed by the object color histogram is then used to weight the local shape for object recognition. Extensive experiments are conducted to show that our method can provide state-of-the-art results on several challenging datasets.     

一种新的De Bruijn彩色结构光解码技术研究

 为了有效地对De Bruijn彩色结构光编码图像进行高精度的解码,提出了一种新的解码方法,该方法包括基于梯度分析的中心彩色条纹提取方法、基于聚类分析的颜色分类方法和基于双梯度多通道动态规划的特征点匹配方法.该方法适用于每类颜色的像素点成线性分布的调制后结构光图像,能够有效地消除颜色干扰;同时充分利用局部邻域信息,有效地解决了特征点的匹配问题,提高了解码精度.实验表明该方法在不需要假定待测物体全表面单调和严格限制其连续性的条件下,可以有效地改善解码精度,具有较强的鲁棒性.     

Video object segmentation and tracking using region-based statistics

Two new region-based methods for video object tracking using active contours are presented. The first method is based on the assumption that the color histogram of the tracked object is nearly stationary from frame to frame. The proposed method is based on minimizing the color histogram difference between the estimated objects at a reference frame and the current frame using a dynamic programming framework. The second method is defined for scenes where there is an out-of-focus blur difference between the object of interest and the background. In such scenes, the proposed “defocus energy” can be utilized for automatic segmentation of the object boundary, and it can be combined with the histogram method to track the object more efficiently. Experiments demonstrate that the proposed methods are successful in difficult scenes with significant background clutter.     

基于神经网络的图像颜色测温方法

在可见光谱范围内,随着温度的变化,高温物体的颜色也在相应变化,因此提出了一种基于神经网络的图像颜色测温方法。选取HSV模型中的H和S作为模式特征向量,用神经网络拟合出高温物体的颜色与温度之间的非线性关系。实验结果表明,应用神经网络进行图像颜色测温的精度在可接受范围内,且受客观环境影响较小,说明方法是切实可行的。     

三维面形测量中减小物体彩色纹理影响的新方法

针对彩色相移技术中传统的灰度三步相移由于系统的颜色响应和物体表面的彩色纹理导致彩色通道间的串扰和不平衡,本文提出了一种新的颜色标定方法,通过标定系统的颜色响应和近似获取物体表面的彩色纹理来减小三维面形测量中因为物体表面的彩色纹理导致的测量误差.实验结果表明,本文提出的方法能够有效地减小误差,获得更好的测量结果.     

再现光对数字彩色全息图再现像质量的影响

基于色彩合成的数字彩色全息方法，研究了不同波长的再现光对数字彩色全息图再现像质量的影响。引入了偏移因子，进一步分析再现光对再现像的影响。在保证再现光与记录光波长相同的条件下，三基色全息图的分色再现像能够准确重合，并经过色彩合成可获得原物体清晰的彩色再现像。理论推导和实验结果证明：该方法对消除色串扰有很好的效果。