Image Motion Compensation of Off-Axis TMA Three-Line Array Aerospace Mapping Cameras

To enhance the image motion compensation accuracy of off-axis three-mirror anastigmatic( TMA)three-line array aerospace mapping cameras,a new method of image motion velocity field modeling is proposed in this paper. Firstly,based on the imaging principle of mapping cameras,an analytical expression of image motion velocity of off-axis TMA three-line array aerospace mapping cameras is deduced from different coordinate systems we established and the attitude dynamics principle. Then,the case of a three-line array mapping camera is studied,in which the simulation of the focal plane image motion velocity fields of the forward-view camera,the nadir-view camera and the backward-view camera are carried out,and the optimization schemes for image motion velocity matching and drift angle matching are formulated according the simulation results. Finally,this method is verified with a dynamic imaging experimental system. The results are indicative of that when image motion compensation for nadir-view camera is conducted using the proposed image motion velocity field model,the line pair of target images at Nyquist frequency is clear and distinguishable. Under the constraint that modulation transfer function( MTF) reduces by 5%,when the horizontal frequencies of the forward-view camera and the backward-view camera are adjusted uniformly according to the proposed image motion velocity matching scheme,the time delay integration( TDI) stages reach 6 at most. When the TDI stages are more than 6,the three groups of camera will independently undergo horizontal frequency adjustment. However, when the proposed drift angle matching scheme is adopted for uniform drift angle adjustment,the number of TDI stages will not exceed 81. The experimental results have demonstrated the validity and accuracy of the proposed image motion velocity field model and matching optimization scheme,providing reliable basis for on-orbit image motion compensation of aerospace mapping cameras.     

An Improved Stator Flux Observation Method of Permanent Magnet Synchronous Motor

The stator flux and electromagnetic torque observation is the basis of direct torque controlled permanent magnet synchronous motor (PMSM) drive system. However, the traditional stator flux observer based on voltage model is affected by integral initial values and integral drift, that based on current model is affected by the parameters of PMSM, so a new stator flux observation method is proposed based on an improved second-order generalized integrator (SOGI). Compared to the stator flux observation method based on the conventional SOGI, the proposed method can not only overcome the influence of integral initial values and integral drift, but also completely eliminate the DC offset’s influence. Therefore, the observation accuracy of stator flux is further improved. The simulation and experimental results both show that the proposed method has a higher stator flux and electromagnetic torque observation precision.     

航空遥感面阵CCD相机像移速度计算方法

为提高航空遥感相机的照相分辨率,必须对航空遥感相机进行像移补偿。探讨一种面阵CCD相机像移速度的计算方法——坐标变换法,其原理是利用地面上相同点在相机姿态变换前后像面不同坐标值之间的矩阵关系求出像移量及像移速度。利用该方法计算航空遥感相机在垂直工作方式下像面中心点与像面上任一点由于飞机的姿态变化与飞机的飞行运动引起的前向像移速度和横向像移速度,并将此方法推广到倾斜式相机像移速度的计算中。     

摄像机运动下的动态目标检测与跟踪

研究摄像机运动情况下的运动目标检测和跟踪问题.给出了一种基于块匹配的背景运动补偿差分方法.将此算法和对称差分法结合,给出了一种动摄像机的运动目标跟踪方法,以复杂场景下的人为跟踪目标进行了实验.取得了不错的跟踪效果.实验结果表明,该方法不仅消除了摄像机运动给目标检测造成的影响,而且检测提取的目标比较完整.该方法实现了对运动目标的大角度跟踪,在单摄像机的视频监控系统中有一定的实用价值.     

摄像机主动位姿协同的人脸正视图像获取方法

为了主动调整摄像机的位置姿态以在物方空间降低由人脸旋转带来的影响,提出人脸-摄像机主动位姿协同方法. 利用工业摄像机与同步带类运动控制器搭建位姿协同环境,根据单像空间后方交会方法求解运动人脸姿态角和相对位置,计算人脸、摄像机和运动控制器各坐标系之间的映射关系,摄像机运动由相邻采样时刻摄像机相对位置和人脸姿态角计算得出的摄像机协同位姿控制,主动、实时地获取人脸正视图像. 实验表明,运动轴上的摄像机点位误差小于10 mm,取得的人脸正视图像提高了人脸纠正的精准度与鲁棒性.     

卫星姿态精度对TDI CCD相机的影响

正确的姿态控制精度是TDI CCD卫星相机正常工作的基本前提，通过分析、计算卫星姿态控制精度导致的像移量及其与调控传递函数的对应关系，给出了TDI CCD相机对卫星姿态精度的要求，实例计算结果表明，TDI CCD相机对卫星姿态控制精度的要求比普通CCD相机的要求高，且随着TDI积分级数的增加，对卫星姿态的稳定度要求变得尤为苛刻。     

基于图像补偿的隧道衬砌裂缝检测方法

针对检测平台振动导致隧道衬砌裂缝图像识别准确率低、检测数据可靠性差的问题,提出基于图像补偿的隧道衬砌裂缝检测方法.开发车载式隧道衬砌裂缝检测系统,提出图像帧间自适应运动估计的方法. 对采用环境光增强处理得到的图像进行基于特征点匹配的自适应运动估计,建立图像帧间的运动关系,用卡尔曼滤波算法对运动参数进行滤波,去除采集平台的无规则振动,经过双三次插值实现图像补偿. 提出基于自适应分块综合滤波和形态学方法的衬砌图像裂缝分割方法,有效地完成裂缝提取和裂缝参数计算. 实验结果表明,利用提出的方法能够较好地补偿采集平台的振动误差,准确地提取裂缝信息,实现隧道衬砌裂缝的高精度检测.     

矿井移动载体摄像的电子稳像算法

针对矿井移动载体摄像造成的视频抖动,提出一种电子稳像算法,分离移动载体摄像中的主动扫描运动矢量和随机抖动矢量,实现视频序列的稳像补偿.算法首先利用平移运动模型建立图像运动矢量估计方程,以视频序列的角点特征建立帧间映射,求解其最小二乘解得到帧间图像全局运动矢量.然后针对移动载体摄像抖动的不确定性,构建粒子状态预测方程,采用二维欧氏距离定义观测值和观测概率密度,求解运动补偿矢量.通过算法有效性和稳像准确度实验,结果表明:该稳像算法可有效保留摄像机主动扫描运动、去除随机抖动,提高了输出视频的图像质量,稳像后峰值信噪比(PSNR)的平均值比稳像前提高了25.38DB.     

应用空间加权方法的二维图象运动估计研究

图象运动估计是计算机视觉及智能图象制导研究领域中的一个重要课题．传统的微分法需要求图象的时空导数，在实际计算中用差分代替微分使微分法的抗干扰能力差．本文采用图象空间加权方法研究二维困象运动估计，书求图象的空间导数转化为对加权函数求导，从而提高了抗干扰能力；此外，空间加权函数在满足一定条件下可任意选择，并且这种方法可自动适应图家的大小变化．实验表明，本文的运动估计算法精度高，抗干扰能力强．     

三线阵CCD立体测绘卫星像移姿态跟踪补偿研究

介绍了三线阵CCD传感器的成像原理,分析了由于地球自转角速度的存在而产生三线阵CCD传感器像移的机理.在规划姿态跟踪策略的基础上,建立了有效成像面积和姿态机动方式的数学关系,求解关系式最大值以得到像移补偿的姿态跟踪机动策略.最后给出了姿态跟踪过程中的目标姿态和目标姿态角速度变化规律.     

一种基于改进运动估计的电子稳像技术

在摄像机载体运动过程中会造成图像序列的不稳定,从而产生观察者的视觉疲劳甚至会丢失观察目标,电子稳像是解决以上问题的有效手段。电子稳像首先对全局运动进行估计,求出参考帧和当前帧图像的全局运动矢量。本文先取视频序列相邻两帧图像的子图像进行块匹配得出局部运动矢量,根据计算得到的运动矢量弧度值剔除错误的运动矢量,然后对剩余的运动矢量求平均值作为此区域的运动矢量,并把与此矢量弧度相近的块的中心点作为特征点,利用仿射变换模型求解出变换参数,最后经过运动补偿技术去除视频抖动。实验结果表明,该方法可以有效地抑制帧间的平移和旋转等抖动,达到了预期的效果。     

基于特征匹配的视频稳像算法

应用电子稳像技术的基本原理,以机载成像设备所摄取的图像为研究对象,实现了抖动视频序列稳像的过程。首先对参考帧图像提取特征点,在当前帧找到匹配的特征点以求取帧间运动矢量。采用Kalman滤波方法对运动矢量进行处理,去除抖动分量,再对参考帧进行逐帧运动补偿。经过穏像前后的视频序列帧间差值对比可知,很好的去除了视频序列的抖动。     

基于柱面反投影算法的三维物体表面纹理重建

从图像中提取纹理用作纹理映射是三维重建的常用方法之一,然而通过相机获取的照片纹理经常存在失真变形．不能直接用于纹理映射,故需要研究失真纹理的校正针对圆柱面物体提出一种柱面反投影算法,将物体在圆柱面上的影像纹理投影到二维视平面上显示,并用线性插值算法对缺损的像素值进行插值校正,然后利用SIFT（Scale Invariant Feature Transform）尺度不变特征点匹配算法对校正后的纹理图像进行特征点提取与匹配,最后采用加权平滑算法实现图像的拼接,从而得到宽视角的纹理图像．实验表明,利用上述方法能够有效地生成三维重建所需的纹理．     

基于单目运动摄像机的三维物体运动参数估计

针对单目视觉监测系统摄像机和目标物体同时运动时,如何有效测量物体三维运动参数的难题,提出一种基于单目序列图像对插入虚拟视点的算法确定运动物体位姿及运动参数的方法。动摄像机连续采集运动物体的图像序列,根据摄影几何原理对摄像机和运动物体进行分析,结合本质矩阵的特性,估算空间物体运动参数。实验结果表明,该方法能够在为摄像机与目标物体同时运动的情况下,有效地估测出物体三维运动参数,且该方法简单有效,具有较高的精确度和准确性。     

稀疏采集集成成像系统

针对集成成像系统采用3DS MAX虚拟采集立体元图像(EI)阵列需要摆放大规模摄像机阵列难以应用到实际这个问题,建立了稀疏采集的集成成像系统.为了提高视差计算的准确率,提出采用颜色分割和积分投影的方法求取相邻图片每个颜色物体的视差平均值作为最终视差值.首先,在3DS MAX里建立虚拟场景和微透镜阵列模型.根据立体元图像(EI)和子图像(SI)之间的映射关系,采用通过先采集子图像再求取立体元图像的方法达到稀疏采集.对于渲染得到的图像采用基于颜色的图像分割法和积分投影法求取相邻图像中不同颜色物体的视差平均值,然后采用固定大小的矩形窗按照视差平均值平移截取渲染图像得到子图像.最后将子图像按顺序拼接,映射求取立体元图像用于立体显示.实验结果表明:原本需要59×41台摄像机才能拍摄得到的EI图像阵列仅需12×12台摄像机拍摄就可以得到,且立体显示效果明显.视差计算的误差率在水平方向和垂直方向均为0.433%,明显优于视差误差率为2.597%和4.762%的其它方法.文中方法更准确的实现方便快捷的集成成像稀疏采集系统,可用于大屏幕立体显示的EI内容采集.     

基于InISAR技术的三维成像

建立了在目标与天线电轴间存在较大斜角情况下的干涉式逆合成孔径雷达(InISAR)三维成像模型．研究了目标运动补偿误差对干涉测量的影响,并给出运动补偿的详细步骤．由于相位差以2π为周期,所以运动补偿误差对测量结果的影响也是周期性的,这可能造成目标像的横向折叠,本方法首先估计出目标像重心相位,然后将目标像重心作为目标的基准点对相位差进行补偿以校正目标的偏移．测量得到的目标三维坐标并不是在直角坐标系下得到的,给出了坐标转换的公式．最后用仿真结果验证了此方法的有效性．     

基于相机标定的图像拼接算法

针对现有图像拼接算法在配准精度和速度方面的不足,提出了一种利用相机标定信息和相位相关技术相结合的图像配准方法,并给出了算法的详细推导过程.算法通过相机标定获得投影矩阵、相机坐标系间的旋转变换矩阵和平移向量.利用相机坐标系间的旋转矩阵推导对应图像间的旋转变换公式,通过z轴位移及场景的平均景深近似求解图像间的缩放系数,利用相位相关法求解图像间的平移转换参数.实验结果证明该算法理论推导正确,在有效景深范围较小情况下图像拼接准确,对于分辨率为640×480的输入数据,平均拼接速度能够达到26.8 ms.     

Real-Time Digital Image Stabilization Based on Contour

A new digital image stabilization method is proposed for real-time application based on imagecontour. The image intensities are projected to several gray levels by thresholding before extracting contourpoints. Matching position could be found using these contour points. All pixels are still used for refinedmatching near the matching position. This algorithm is more robust against changes in illumination and noise     

多分辨率DT模型基图像表示方法

提出了一种ＤＴ模型基不规则三角形网格的多分辨率图像表示方法。在给出了图像表示的灰度误差极小化准则和灰度分布均匀化准则后,讨论了ＤＴ网格的分裂合并方法,并结合示例对两种准则表示结果的不则特点作了讨论。多分辨率ＤＴ模型基图像表示方法可用于静止图像编码及活动图像的运动补偿等图像传输与处理的应用领域。     

无地面控制点卫星摄影测量

阐述了无地面控制点卫星摄影测量的难点,简要介绍了二线阵CCD影像和三线阵CCD影像卫星摄影测量的精度,最后介绍了LMCCD相机用于无地面控制卫星摄影测量的可行性.