基于FPGA的视频图像实时几何畸变校正

图像几何畸变在大视场光学系统中普遍存在,对于高畸变率光学系统以及高分辨率图像的实时几何畸变校正已成为一个技术难点。分析了现有硬件实现架构的不足,提出了一种按照图像数据的奇偶像素以及奇偶行非线性缓冲的数据存取结构,利用提出的结构以及双线性插值算法实时实现了视频图像的几何校正和灰度校正。实验结果表明,该方法用较少的存储器资源,方便地实现了较复杂的图像插值算法,达到了对高畸变率、高分辨率图像实时去畸变且处理延时小的目的。     

BP神经网络用于大视场显示设备的畸变校正

大视场光电成像显示设备中会出现光学系统引起的图像几何畸变现象。为了提高显示设备畸变校正效果,并克服传统BP算法存在局部极小点、收敛速度慢等缺点,采用了基于优化理论的LM算法来改进传统BP神经网络算法。提出一种含有双层隐含层的BP神经网络畸变校正方法,可在不确知畸变数学模型情况下,实现自适应地建立畸变图像与原始图像之间的高精度映射关系。在Matlab平台上进行算法的深入分析和比较。仿真结果表明,双隐含层BP神经网络算法易于实现、数据处理能力强、校正精度高。与多项式拟合方法的畸变校正模型相比,基于双隐含层BP神经网络算法的畸变校正模型的各项精度指标提升显著。     

一种实用广角成像系统几何畸变数字实时校正方法

图像的几何畸变广泛存在于应用广角镜头的成像系统，畸变的存在尤其不利于基于图像分析的定量分析领域。针对一个基于图像分析的红外角位置测量系统，提出一种实用广角成像系统几何畸变数字实时校正方法，阐述其畸变参数的标定方法，图像的空间变换和灰度插值方法，基于实时性要求，给出畸变校正的算法步骤，实验表明，此广角成像系统几何畸变数字实时校正方法有效提高了角位置测量系统的测量精度，并具有一定的实时性能。     

双目数字图像实时预畸变校正技术研究

头盔显示器在现代空战技术中发挥越来越重要的作用,新型双目数字式头盔显示器具备更广的视场范围和更高的分辨率,更加适用于飞行和作战需求。但其光学系统的离轴角度更大,画面畸变情况更为严重,现有的单目数字图像畸变校正技术并不能完全适应和满足。设计应用于双目数字式头盔显示器的双目数字图像实时预畸变校正系统,提出双目空间索引坐标逐像素交叉存储、DDR3优化存储的方案,并采用适应性平滑滤波解决经过畸变校正系统显示图形边缘锯齿感较强的问题,实现了小型化、低功耗的实时畸变校正系统。     

汽车牌照实时几何畸变校正方法

经过摄像机摄入的图像会发生几何畸变，给车牌的准确识别带来了困难。针对此问题提出了一套实时几何畸变校正方法。首先对提取出的汽车牌照信息进行预处理；然后提出了一种基于Hough变换和图像分析法提取控制点的实时标定方法；最后通过空间坐标变换和灰度插值完成图像的校正。实验证明，该方法符合汽车牌照图像的特点，具有较好的处理效果。     

印刷电路板光电图像畸变校正研究

为了校正因CCD摄像系统视场较大等原因产生畸变现象的印刷电路板(PCB)光电图像,提出了一种自适应控制的图像畸变校正方法。详细分析了存在几何畸变图像进行校正的基本原理,首先给出了畸变图像任一点坐标与校正图像对应点坐标之间的关系,然后以畸变图像与校正图像间控制点对的映射关系为基础,采用最小二乘法(LSM)、多项式拟合和双线性插值的灰度重建,由自适应控制关系找到畸变图像与校正图像控制点对的对应坐标,使发生几何畸变的图像得到有效校正。对方格测试图像和由CCD摄像系统获取的存在几何畸变的PCB光电图像进行了实际校正试验,结果证明了基本原理分析的正确性。     

红外光学系统几何畸变效应模拟

红外光学系统几何畸变效应对红外图像效果产生影响,为提高仿真红外图像的置信度,在信号注入仿真中需要对几何畸变效应进行模拟。通过深入分析几何畸变的产生机理,建立了几何畸变效应的数学模型。对红外仿真图像叠加几何畸变效应进行了实验,表明叠加了几何畸变效应的红外仿真图像置信度明显提高。     

一种基于同心圆环的图像畸变校正方法

分析了光学成像系统中畸变校正的原理，采用了新的确定畸变中心的方法——同心圆环法；通过选取对应关系，采用多项式拟合技术，确定了该光学系统畸变的非线性变换的明确表达式，进而编程实现了畸变图像的空间变换和灰度变换，得到了校正后的图像，实现了畸变校正．     

高速几何校正卡设计与实现

机载航拍摄影时,地球曲率和飞行器的姿态变化会引起传感器倾斜,传感器倾斜拍摄使图像产生几何畸变。研究了基于坐标变换与重采样的几何校正方法,有效地矫正了图像的几何畸变,并设计了适用于机载航拍图像几何校正的集成了8片TS201芯片的高速处理板卡。经工程验证,该图像校正板卡充分满足图像几何校正对运算速度和存储容量的要求,能够快速准确地实现几何校正。     

面阵相机几何畸变矫正方法研究

由于机械加工安装、镜头光学特性等误差因素会使相机拍摄的图像产生非线性畸变,所以在应用所拍摄图像之前需要对图像进行畸变校正.在从硬件和软件两个方面对图像进行畸变校正的方法进行总结的基础上,具体介绍了基于BP神经网络的图像几何畸变矫正方法和网格靶标交点坐标的提取方法.实验结果表明,BP神经网络的图像几何畸变矫正方法简单易于实现,且能较全面地拟合畸变函数,得到高精度的校正图像.     

基于SDRAM缓存的实时视频图像几何校正系统

采用基于后向映射查找表结构的几何校正算法,结合双线性插值算法和SDRAM的时序特性,利用FPGA内部存储资源设计了一个特殊的Cache来缓存图像数据,等效实现了对SDRAM缓存图像四邻域像素的快速随机读取.该方法处理延时小、实时性强、成本低,可实现高分辨率视频图像的实时几何校正,对不同畸变视频图像校正,只需修改映射查找表.     

基于误差分析的岩芯高光谱数据几何校正方法

南京地质调查中心研制的推扫式岩芯成像光谱仪由可见近红外成像光谱仪、短波红外成像光谱仪以及载有岩芯盘的导轨构成。导轨匀速运动的控制误差、两台独立成像光谱仪不同的空间分辨率不同以及不重合的视场范围,导致所获得的数据存在几何畸变,无法直接进行应用处理。针对上述问题,在分析了畸变产生机理的基础上,提出了基于三角形靶标的拉伸压缩畸变校正方法以及像元级与亚像元级联合配准方法。通过在岩芯盘一侧布设等腰直角三角形靶标,实现无位置姿态参数下的几何拉伸压缩畸变检测与校正;同时将尺度不便特征变化与扩展的相位相关方法相结合进行图像配准,提高图像配准的精度。实验结果表明,利用南京地质调查中心研制的岩芯成像光谱仪的实测高光谱数据进行方法性能验证,经过几何校正处理后的岩芯高光谱数据,拉伸压缩畸变校正精度为0.28个像元,配准精度优于0.1个像元。     

遥感信号星上预处理

描述了对FY-1气象卫星扫描辐射计所探测的五通道地球信号进行星上实时数字预处理的方法。最终输出数字量高分辨率图像传输资料HRPT和经图像几何畸变校正的自动图象传输资料APT。     

流场测速中基于深度卷积神经网络的光学畸变校正技术

基于光学成像的流场测量技术,如粒子图像测速技术（PIV）,易受到因流体中折射率的不均匀性或晃动的介质边界引起的光学畸变而带来的影响。这些畸变会使得示踪粒子在图像上的位置分布产生误差且严重影响图像清晰度,从而增大流场速度测量的误差。为了提高光学流场速度测量的测量精度,自适应光学系统可以应用于其中去校正光学畸变。基于图像流场测量中的光学像差具有频率高,动态范围大,空间分辨率高等特点,对于这一应用场景,基于波前校正器件的自适应光学系统受到了器件本身性能的影响。基于深度学习的自适应光学技术在流场测量中的应用,建立了一种基于深度神经网络的无波前校正器件自适应光学校正技术,以深度神经网络代替传统的波前校正器件,用于粒子图像测速技术中的光学畸变校正。为了生成神经网络所需要的训练和测试数据集,搭建了可以实现波前测量的粒子图像测速实验平台,分析并建立了光学畸变在粒子图像上的图像退化模型。最后,以校正后PIV图像的校正效果和流场速度测量结果作为评价标准,对所建立神经网络的畸变校正性能进行了分析。     

大气湍流位相畸变自适应光学校正的数值分析

实现了适应光学系统校正激光大气湍流位相畸变的数值模拟,研究了自适应光学系统的校正效率随湍流强度的变化规律以及横向风速对自适应光学校正效果的影响。结果表明,自适应光学系统能够校正湍流造成的激光波前位相畸变,提高靶面激光峰值功率密度,降低靶面激光强度起伏。湍流强度对于自适应光学系统的校正效率有比较大的影响,湍流强度较弱和较强,自适应光学系统的校正效率均不高;只有中等强度的湍流,校正效率最高。此外,横向风速对于自适应光学系统的校正效果也有比较大的影响．随着横向风速的增大,自适应光学系统的校正效果不断变差。     

无控制点航空遥感图像几何校正算法应用

航空遥感图像有着特殊的几何畸变特性以及现实中无法及时获取野外控制点的限制条件,无法使用传统的几何校正方法对图像进行处理。针对航空遥感图像的限制条件,本文使用了无地面控制点的航空遥感图像几何校正模型对图像进行处理。通过实验对比仿射变换模型和多项式变换模型的校正效果,得出仿射变换模型更能适用于本文情况,更能改善图像效果。在几何校正过程中,提出了一种控制点的最佳选取方案,实验结果表明,该方案可以有效配合图像几何校正的实施。     

投影显示的微/慢移动技术

针对投影管显示静止图像或活动图像静止部分时持续高激光功率对荧光屏的灼伤，提出了采用图像微／慢移动解决方案，并介绍实现方法及其实际应用，分析了微／慢移动产生图像几何畸变与三基色分离的原因，可采用多组会聚校正数据的数字会聚结构，在实现图像微／慢移动、提高荧光屏抗灼伤性能的同时保证了会聚的准确性。     

基本电子电路

TN72005040617医用电子内窥镜畸变实时校正系统的视频控制/陈晓冬,宋玲玲,张树华,谢洪波,郁道银(天津大学精密仪器与光电子工程学院)//天津大学学报.―2004,37(12).―1073～1076.针对内窥镜系统光学畸变问题,提出了医用电子内窥镜畸变实时校正系统的原理和硬件系统的实现.系统采用基于点阵样板的校正方法,拟合理想像与实际像的关系,完成像素点的几何位置校正和灰度校正;采用FPGA作为控制中心,设计了I2C串行总线通信,协调了解码器与编码器的同步控制,最终利用硬件实现了畸变实时校正功能.图像采样频率13.5MHz,帧频达25帧/s.图3表0参6TN7…     

一种基于FPGA的视频几何校正系统设计方案

为了满足大视场相关应用、尤其是大屏幕投影拼接技术应用领域对视频图像实时几何校正的要求,本文对视频图像的实时几何校正及其FPGA实现方法进行研究。首先,根据图像几何校正理论基础,利用Matlab等工具进行算法模拟仿真,确定了视频图像实时几何校正系统的基本框架。然后,根据现有的硬件平台DE2的硬件资源情况,细致规划系统结构,并对其中的核心部分几何校正模块进行仿真。最后,通过实际校正测试,断定实验结果达到视频图像实时几何校正的预期效果。实验结果表明:几何校正后,投影仪投射出的图像符合仿真结果,系统延时小于10个时钟周期,远小于毫秒级,且延时恒定,校正误差不超过1个像素。此方案达到了预期视频图像实时几何校正的效果,具有相当的借鉴、参考意义。     

一种适合摄像机非线性畸变校正的畸变模型

由于制造与装配误差难以完全消除,因此数码摄像机的光学系统存在不同程度的非线性畸变,严重影响利用其影像进行实时拼接的精度。通过比对分析一种经典的数码相机畸变模型与Brown模型的适应性,提出将简化的Brown模型作为数码摄像机的畸变模型。同时,基于单像空间后方交会,按照最小二乘平差方法求解摄像机光学系统的非线性畸变差参数。最后,通过三维控制场对三种型号的摄像机进行了检校试验。结果表明,所用的畸变模型明显优于经典畸变模型,使数码摄像机的整体检校精度小于0.5 pixel。而且检校结果稳定可靠,有效地补偿了光学系统的畸变差,有利于恢复图像内部的相对几何关系。