基于全景相机的3D坐标测量方法

全景相机通过一次成像获取其周围3600场景,是一种大视场快速图像采集装置。研究了应用双鱼眼全景相机获取三维空间点的方法,研究了单鱼眼镜头成像模型,双鱼眼全景相机成像模型及图像变换原理。研究了鱼眼镜头成像畸变等校模型参数的标定方法,实现了对鱼眼畸变图像的矫正。提出了由全景图像数据解算任意方向等效鱼眼镜头成像数据的数学模型。最后应用平行光轴双目立体视觉技术,获得了被测场景的3D坐标数据。研究结果表明,应用这种方法在4 m×3 m×3 m的测量范围内精度可达13 mm。     

针对鱼眼图像边缘校正失真的快速校正算法

针对现有鱼眼图像畸变校正算法校正后图像边缘区域存在失真的问题,在经度校正算法的基础上引入拉伸因子设计一种快速校正算法。首先利用快速扫描方法提取图像有效区域,得到畸变图像有效区域半径及圆心,其次在鱼眼图像畸变模型和径向畸变原理的基础上,确定畸变校正拉伸因子,然后分别在经度和纬度方向上增加拉伸因子进行校正,最终将校正结果与经度校正算法、经纬校正算法、双经度算法和重定心校正算法进行比较。结果表明,该算法能有效改善图片边缘的失真现象,且校正效率相比其它算法均有明显提高。综上所述,本文提出的算法能够快速有效地对鱼眼图像进行高质量的校正,为畸变校正质量提升相关研究提供借鉴。     

基于鱼眼相机畸变图像的大尺寸目标测量方法

为满足大尺寸目标高精度图像测量的需求,提出一种利用鱼眼畸变图像实现宽视野、大几何尺寸目标测量方法。根据非线性畸变的多项式逼近函数建立鱼眼相机成像模型,通过立体标定板来确定相机参数;将相机沿光轴方向移动采集一组图像,建立鱼眼相机的测量模型实现待测目标尺寸的测量。通过对棋盘格和某大型建筑物几何尺寸的测量实验表明,本文提出的直接利用畸变图像进行测量的方法优于传统的将畸变图像校正成线性图像测量的方法,具有更高的测量精度和稳定性。     

基于坐标投影的鱼眼图像校正方法研究

通过分析鱼眼镜头的成像原理,将校正后的鱼眼图像假设为半圆柱面的纵截面,根据圆柱面与截面的投影关系,推导计算出校正后的鱼眼图像中点的坐标和鱼眼图像中点的坐标的对应转换关系,实现鱼眼图像的校正。实验证明,该方法能够有效的校正鱼眼图像,对校正后的图像拼接及最终实现案件现场的快速三维重建具有重要意义。     

基于最小二乘法的鱼眼镜头轮廓提取算法

鱼眼镜头图像的超大广角优点的代价是具有不可忽视的视觉畸变,而鱼眼镜头轮廓提取是畸变图像矫正的前提,结合最小二乘法对镜头轮廓进行圆形拟合,引入迭代修正方法利用计算得出圆心和半径数据对边缘点进行筛选,利用反馈环节进行圆心和半径的修正来保证数据的精确性。另外当镜头无效区域中出现大量反光区时,再引入一种邻域权值的图像二值化方法,该方法对镜头成像区外的反光区有很好的抑制作用。实验表明,该方法精度高,稳定性好,适应性强。     

基于非线性方程的鱼眼图像畸变矫正方法研究

针对鱼眼图像不同区域产生畸变程度各异问题,提出一种非线性方程的鱼眼图像畸变矫正方法,以提高图像矫正精度。首先,利用鱼眼图像自身特性求取其半径与中心位置,并以中心点为圆心将其划分为半径线性递增的同心圆;在此基础上,根据同心圆半径大小为其采用相对应的矫正模型,并通过正交投影法将鱼眼图像映射到半球面上,转化为半球面模型的横向、纵向坐标值,从而投射为以横向与纵向坐标为基础的正方形图像,实现鱼眼图像的精确变换。最后,利用两个实例验证了本文所提出方法的有效性与可行性。     

基于轮廓的圆形仪表自动透视校正

针对利用机器视觉对圆形仪表进行读数识别的过程中,由于镜头平面与仪表平面不一定平行导致采集图像发生几何畸变的问题,提出一种基于轮廓的圆形仪表自动透视校正算法。该算法分为校正矩阵估计与图像校正两个部分,首先通过圆形仪表的轮廓来计算校正矩阵,再利用双线性插值校正畸变图像,该算法只需要获得圆形仪表轮廓的坐标集合就可以校正畸变图像。仿真实验结果表明,基于轮廓的校正算法与传统四点投影变换算法相比,校正精确度提高了2%～6%,同时实际仪表校正实验也表明轮廓校正算法有着更高的精确度以及稳定性,对圆形仪表的自动读数的预处理有实际应用价值。     

变电站作业安全管控系统中广角镜头成像畸变校正装置研究

针对广角摄像镜头所存在畸变,影响基于计算机视觉定位技术的变电站作业安全管控系统的定位精度问题,通过对广角镜头成像畸变形成原因的分析,研制一种用于变电站视频广角镜头成像畸变校正的装置,嵌以畸变校正软件,可以实现对变电站环境快速、大范围地拍摄并减少失真,从而为视觉定位提供良好的基础条件。解决了广角摄像机的畸变图像校正的成像效果、图像精度和实时响应等问题,使变电站作业安全管控系统的定位精度得到保证,同时所需摄像机数量大大降低。     

基于双目鱼眼相机的柱状投影全景行车记录仪

针对全景行车记录场景,利用2个相背对放置的鱼眼相机所拍摄的视频拼接得到全景视频.首先基于OcamCalib对鱼眼相机进行标定,通过鱼眼图像的柱面映射,实现畸变校正而得到柱面图像,对两帧柱面图像进行SIFT特征点提取,用RANSAC算法去除误匹配并求解两张图像间的单应性矩阵,最后用线性加权法融合两帧柱面图,得到全景图.本实验使用柱面投影,符合人眼的视觉特效,并且相对于平面投影,保留了更多的视场信息,能够帮助驾驶员观察到更多的重要信息.     

华南区天空亮度分布的观测研究

阐述了通过图像采集进行天空亮度分布研究的方法,装有鱼眼镜头的数码相机通过合理曝光长期连续地采集天空图像,用程序从采集到的天空图像信息中获取天空亮度分布情况,经统计得出三类标准天空出现的近似频率,并以反映其出现频率的线性分量进行叠加后分时段得出华南区的典型天空亮度分布模型(CSRS)。最后通过模拟计算对CSRS模型进行了检验。     

Monitoring Around a Vehicle by a Spherical Image Sensor

This paper describes a prototype of a full-view spherical image sensor, gives a method for sensor calibration, and discusses display modalities of the captured full-view image for monitoring around a vehicle. To monitor the whole surrounding situation of a dynamic environment by a single camera, a spherical field of view (FOV) is divided into two hemispherical views. Each hemispherical FOV is imaged by a fisheye lens. Both of the hemispherical views are fused by a mirror to acquire them on a single image plane. To calibrate the full-view spherical image sensor, a three-dimensional (3-D) calibration pattern is used to compute the internal parameters of each fisheye lens and their relative orientation based upon a spherical camera model. Finally, several display modalities are discussed to show drivers the relevant spherical image information on planar displays for monitoring around a vehicle     

一种基于DSP技术的平视显示器视差自动检测方法

传统的平显视差检测方法存在检测效率低、精度不高等问题,而且检测结果受到观测者主观性的影响。本文结合CCD图像采集技术,研究了一种基于DSP的平显视差自动检测方法。采用DSP芯片作为图像处理和自动控制的核心处理器,对所采集图像的图像评价函数值进行比对,并根据特定的搜索算法,通过控制光学系统中的调焦镜完成自动调焦过程。根据调焦物镜移动量,可算出被测平显的离焦量和视差值。研究结果表明,本方法可有效解决观测者对视差检测时产生的主观影响,提高检测质量及检测效率。     

An efficient geometric image distortion correction method for a biplanar planar gradient coil

Since the spatial field non-linearity of gradient coils translates into image geometric distortion in MRI, in many applications, such as cardiac function analysis and interventional MR-based device tracking/guidance, where the precise geometric information is needed, the presence of geometric image distortion can not be simply ignored. To address the concern for geometric image distortion, we have developed and validated a general and efficient numerical technique for parameterizing the global image distortion for a bi-planar gradient coil as well as accomplishing image restoration as a post-imaging processing. This image correction methodology is based on a global distortion coordinate mapping function which can be systematically defined directly from the gradient field non-linearity in 3-dimension (3D) of a given gradient coil. The image correction was carried out in two steps: (1) map each pixel of the corrected image representation onto its distorted image according to the distortion mapping; (2) interpolate the pixel intensity in the distorted image using its neighboring points via a bi-linear interpolation procedure. The results showed clearly that the distortion correction method was robust in term of the capability of reducing image geometric distortion dramatically. Also it is shown that the magnetic field non-linearity or the image distortion of a typical bi-planar gradient coil can be adequately parameterized using a finite Taylor series expansion based on its design parameters. Furthermore, this image distortion correction method is very efficient in practice for performing 3D correction for any image orientation since a compact parameterized field expression contains non-zero terms.     

全自动数字图像畸变校正算法及其DSP实现

针对当前DSP(数字信号处理)技术的新发展,提出了基于DSP的快速图像畸变校正技术。此技术结合了当前最新的数字信号处理技术.并根据具体系统特性对现有算法进行分析、优化和改进,以最终形成具有创新性,实用性和快速性特点的算法。     

广角镜头畸变测量及校正方法研究

为了提高广角气溶胶探测仪的成像质量,提出了根据实验测量的拟合数据对图像进行畸变校正的方法。使用平行光管配合精密转台对探测仪光学系统的畸变量进行了实验测量,对畸变测量数据进行了多项式拟合,得到了光学系统在整个视场内的畸变量分布。实验结果表明,通过坐标变换与灰度校正,可以使探测仪采集图像的最大畸变量由10个像元偏移量(0.14 mm)减小到2个像元偏移量(0.028 mm)。采用基于实验测量畸变对所采集图像进行校正的方法,可以有针对性的对系统畸变进行校正,提高成像质量。     

距离约束算法在微波天线面形测量中的应用

微波天线的工作面的加工精度直接影响其工作性能,因此,对加工后的工作面进行高精度的面形测量是必要的.一种新的基于距离相对约束的视觉测量方法被用于微波天线面形的高精度测量,测量程序可分为两步:直接线性变换求初值和基于距离约束的最优化解算,解算过程中完成了透镜畸变的校正,其相对精度可达1/2,000,并用最小二乘法拟合了微波天线的面形.     

鱼眼图像的目标物体角点检测方法

为实现宽视场角图像中目标物体的定位,提出了一种鱼眼图像的目标物体角点检测方法。首先对含有目标物体的鱼眼图像进行等面积切分,利用目标物体即网格图像灰度直方图的明显特征确定目标区域;然后根据实际应用对Harris算法进行改进,并将其应用至目标物体的角点检测中,确定目标物体位置。实验结果表明,能有效确定目标区域,视觉冗余度由90.3%下降到47.8%,目标物体角点检测准确率为83.8%,可以为实现宽视野范围目标的位置与距离同时测量奠定基础。     

改进的基于大气光幕单幅图像去雾算法

在雾、霾等天气条件下,大气粒子的散射与吸收作用严重影响了监视图像的对比度与清晰度。本文讨论了基于大气光幕的去雾算法原理,针对双边滤波方法在估计大气光幕时产生梯度反转效应,提出一种改进的基于大气光幕单幅图像去雾算法,首先简化大气散射模型,然后利用各项异性扩散滤波方法估计大气光幕,可以很好地解决双边滤波方法的不足之处,最后,在算法中引入一种容差机制,针对天空区域处的大气光幕,纠正错误的估计,色彩失真现象被有效地克服。实验结果表明,改进后的算法显著地提高图像去雾的视觉效果。