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.     

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。     

航空航天相机成像性能测试系统研究

在航空航天相机的研制过程中,为了测试与评估其整机系统的成像性能,针对相机高分辨率、高量化位数和高帧频的特 点,研究开发了一套基于千兆以太网的航空航天相机成像性能的测试系统。 在测试系统中应用 FPGA 完成千兆以太网协议实 现图像数据的高速传输,通过上位机实时显示图像并进行图像处理与计算,经过对调制传递函数的理论分析,确定采用对比度 法计算获得相机的调制传递函数(MTF)。 实验验证了图像数据实时显示的可行性与图像数据传输的正确性,同时使用 3 种不 同型号的相机获取了不同分辨率 2 048×2 049、2 564×2 162、2 045×256 的测试图像的 MTF 值,通过获取 3 组数据的标准差,并 与传统人工测试方法的对比分析,实验表明,该测试装置大幅提高了测试效率和测试精度,实现了整体系统成像性能的实时 评价。     

基于鱼眼镜头的全景立体球视觉研究

传统立体视觉系统由于有限的视场范围使其应用受到了一定限制。虽然全景视觉可将全部视场内的景物一眼看遍,但将二维信息投影至二维图像,损失—维景深信息;本文提出一种全新的基于特殊组合式鱼眼镜头模块的视觉方案—"全景立体球视觉",该系统具备仅一次拍摄成像,在同一时刻实现全景360°x360°观测和全观测三维坐标信息无盲区获取的能力。提出系统几何、数学模型及参数标定方法。诸如视频监控,机器人的自主导航,虚拟与现实,辅助驾驶,多机动目标跟踪,未知环境探测等领域的发展都将受益于全景立体球视觉。     

全天候车载驾驶员监控系统相机设计

为了监控驾驶员的异常驾驶行为,提升驾驶的安全性,设计了一款全天候车载驾驶员监控系统相机。对该相机涉及的RGB-IR CMOS图像传感器、双通道带通滤光片镜头、硬件电路及主动式红外照明等方面进行了研究。首先分析了RGB-IR CMOS图像传感器红外增强特性;其次根据应用场景及适配的图像传感器确定了镜头的设计参数,完成了镜头光学结构设计与优化,并选取了合适的双通道带通滤光片;接着完成了相机硬件电路的整体设计;最后评测了该相机的彩色、红外成像性能及图像在算法中的有效性。实验结果表明,该相机可以实现日间高清彩色成像和夜间高清红外成像,符合车规级性能标准,图像能实现10～15 m长距离传输,另外相机还具有成本低、稳定性高等优势。     

基于DSP的SVM算法实现鱼眼镜头畸变校正

鱼眼镜头应用于全方位视觉跟踪导航系统中,但其产生的畸变如不加以精确实时的校正必然导致定位错误和偏差。本文创新地采用鱼眼镜头所采集的图像特征点训练支持向量机(SVM),使其产生回归径向距离的模型并生成坐标映射,然后通过查表法实时的校正采集的图像,用TMS320DM642处理鱼眼镜头畸变的实时校正。结果证实,该方法校正效果好,响应速度快,满足图像处理的实时性要求;并且用DSP代替以往PC运算,可简化整体结构,压缩系统体积。     

基于点云数据的变电站三维仿真模型的实现及展望

使用GPS、Street View全景相机、室内三维移动扫描仪IMS3D、DPI-8手持式三维激光扫描仪的作业方法,获取变电站室内室外设备、场景等的多角度实景照、片点云数据,进而对获取的数据进行分析处理。然后使用Autodesk 3d Max工具,对三维场景中的变电站设备、建筑及周边地形环境等按照给定的建模标准进行高精细建模。首先建立设备模型库;再结合真实地形绘制整个变电站三维模型;最后获得与现场一致的三维模型。     

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。     

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     

基于视觉映射的三维相机信息可视化改善方法

针对TOF相机三维信息可视化中的突变、拉伸、毛刺等的问题,提出了一种基于仿人视觉映射的TOF相机三维数据信息可视化效果改善处理方法.方法首先研究分析了TOF三维相机和人类视觉系统感知原理,探寻突变、拉伸和毛刺现象的原因.在此基础上,提出了将TOF三维信息的锥形区域显示映射为人类视觉系统平行光模式的视觉映射模型,通过该映射处理达到逼近人类视觉的效果.该算法对多个不同场景进行了实验验证分析,结果表明该方法有效解决了三维显示中的变形和异常问题,有效改善了三维视觉可视化效果,并保持了三维目标的良好空间连续性.     

基于机器视觉的孔类零件尺寸在线检测

应用机器视觉技术对孔类零件进行尺寸测量,采用边加工边测量的方式进行在线检测,可有效缩短零件的生产周期,提高生产效率。通过分析零件的工艺特征,选用CMOS相机与高精度远心镜头,对有倒角的特征采用环形光源照明,对未倒角的特征采用同轴光源照明,提高了硬件平台的柔性化。针对图像采集与传输过程中的椒盐噪声与高斯噪声,对采集后的灰度图像先采用中值滤波去除椒盐噪声,然后采用最小误差法选定阈值,将灰度图二值化,完成图像分割,再使用Canny算子进行边缘检测,同时去除高斯噪声。最后,使用标定板进行相机标定来获取标定系数,调用图像处理软件Open eVision进行尺寸测量,将系统检测数据与检具测量数据进行比较分析,实验结果表明本检测系统的精度可达0.02 mm。     

摄像机图像畸变纠正技术

本文通过对摄像机的畸变原因、简化的摄像机模型的讨论,提出了使用解二元高阶非线性方程组-牛顿叠代法对畸变进行纠正的方法,并给出了具体的算法描述和MATLAB中求解的算法流程图.最后,对该算法的逼近收敛速度进行了测试.测试结果表明,该算法只需通过3～4次逼近算法,收敛误差可小于10-5,能够快速地完成对摄像机畸变的纠正,完全可以满足对摄像机畸变进行纠正的要求.     

基于机器视觉的馈线终端单元插口状态自动识别系统研究

针对不同类型馈线终端单元FTU(Feeder Terminal Unit)检测中的插口状态自动识别问题,设计了基于机器视觉的FTU插口状态自动识别系统。该系统由工控机,图像采集处理模块和工业机器人组成,通过CCD相机与图像采集卡采集并处理图像,应用了中值滤波、灰度化、畸变矫正、相机标定等图像处理环节简化计算的方法,提出了FTU航插口的位置和角度偏差计算方法以及FTU插口视觉特征增强方法。上述方法解决了FTU自动化检测流程中插口识别准确性差、效率低等问题,提高了检测作业的自动化程度,降低了人工带电作业的安全隐患。     

光学厚度对大型炉膛三维温度场重建的影响分析

由于工业炉膛的大尺寸以及炉内介质的消光作用，从火焰图像中重建炉膛内三维温度场时，光学厚度是一个重要的影响因素。文中通过建立的辐射成像模型，根据CCD摄像机得到的火焰温度图像，用Tikhonov正则化方法重建炉膛三维温度分布。针对一台10m′10m′20m的大型炉膛，给出了不同的光学厚度下三维温度场的重建误差，并考虑测量误差、介质辐射参数分布、壁面辐射对炉内温度场重建的影响。结果表明：当光学厚度在1~15范围之内，炉内三维温度场的重建结果较好。