基于运动模糊图像的车载视觉测速方法

针对车载视觉系统随车体运动导致所获取场景图像的全局运动模糊,建立了车体运动速度与图像运动模糊尺度、成像设备参数间的数学模型.通过分析全局运动模糊图像的频谱特征,确定了频谱图像中暗条纹的方向、间距与运动参数之间的关系.在提取暗条纹边缘特征基础上,提出了两次Radon变换估计运动模糊方向和模糊尺度的算法.试验结果表明:算法对速度大于2.0m·min~(-1)的全局运动模糊参数估计具有良好的结果,试验测得的速度与平均速度相对误差在2%以内,验证了所提方法的可靠性和有效性.     

运动模糊角度检测的两种改进方法

运动模糊图像复原的关键点在于模糊角度和模糊长度的获取,针对运动模糊图像频谱图中十字亮线影响模糊角度检测精度的问题,提出了两种改进方法。在Radon变换的基础上,通过对模糊图像频谱图进行非中心化和二次傅里叶变换细化条纹信息,来减小十字亮线对模糊角度检测精度的影响。对比实验表明,改进的两种方法能提高1°～3°的模糊角度检测精度。     

基于光学成像的大气颗粒物浓度测量方法研究

本文研究用面阵感光器件CCD/CMOS分光谱通道成像远距离物体,利用大气及其悬浮物的瑞利散射及其在成像过程中的前向干扰信息测量大气悬浮颗粒物浓度和粒径分布。大气颗粒物造成远景物体模糊,边缘和物体图像的高频成份衰退,改变了图像像素的频谱分布;气溶胶造成自然光散射增强了前景亮度。通过测定图像中物体高频成分损失或频谱改变量,以及测定图像中空气的亮度值两种方法,结合日高等参数确定颗粒物浓度。利用R、G、B及IR通道测定值,可确定悬浮物粒径分布情况。读出数字图像成像参数,可直接利用拍摄焦距、物高、像高等数字值确定照片上的物体距离。     

振动条件下图像显示性能分析系统关键技术

基于计算机视觉技术研究在振动环境下图像显示设备显示性能自动化检测与分析的关键技术。首先针对系统在振动环境下的图像采集设计了一套移动测量减振平台,然后引入视频运动补偿方法, 以减小拍摄图像时由于摄像机的轻微振动导致的图像模糊和偏移,最后利用亚像素线段提取技术对目标图像进行了检测与分析。实验结果表明,系统能够减少振动对拍摄图像的影响,通过视频运动的补偿操作,可对目标图像进行亚像素精度检测,从而实现图像显示设备显示性能的客观分析。       

基于双频彩色光栅投影测量不连续物体三维形貌

为减少多频条纹相移法进行三维形貌测量时的投影条纹数量,提高测量速度, 提出了采用双频四步相移彩色条纹投影技术来准确测量具有台阶状不连续或孤立物体表面三维形貌的方法。利用计算机将高低两种不同频率的正弦条纹分别输入彩色图像的红色和蓝色通道合成为彩色条纹,由数字视频投影仪将四步相移彩色条纹投影到被测物体,然后利用彩色CCD或CMOS相机采集4幅彩色条纹图并存储于计算机中。基于色彩分离技术得到8幅两种不同频率的四步相移条纹图并由图像灰度算法获得1幅反映背景的灰度图像;由低频条纹确定台阶状的物体边缘,高频条纹计算物体的形貌,并通过背景图像的二值化定位阴影和不连续区域。提出的方法仅用4幅彩色图像完成了台阶状不连续或孤立物体三维形貌的准确测量。与现有的多频4步相移条纹投影形貌测量技术需要8~12幅图像相比,该方法有效地减少了条纹投影与图像采集的数量。     

基于迟滞比较器的条纹计数细分电路研究

为了提高基于条纹计数的位移测量在存在强振动的情况的测量精度与可靠性,提出了一种基于迟滞比较器的条纹辨向、计数与细分电路。该电路用迟滞比较器将正弦信号变换为方波信号,并为上升与下降跳变设置不同的门限电压,屏蔽信号在零点附近抖动引起的高频方波的出现。波形变换之后得到的方波由微分器与逻辑电路进行辨向产生双向计数脉冲。由于高频方波在微分之前被屏蔽,则误计数脉冲也被屏蔽。实验证明,这种电路具有很强的抗干扰能力,适用于存在振动及频繁换向情况下位移测量的条纹计数与细分。     

用于拼接干涉仪的五维运动台测试

高运动精度、高稳定性的多维运动台是拼接干涉仪必不可少的组成部分,因此运动台精度和稳定性直接影响拼接干涉仪的测量精度。通过激光干涉测量系统测量了五维运动台的行程、分辨率。运用频谱实验测量了五维运动台的模态。利用面形测量干涉仪,通过干涉条纹移动测试了五维运动台长时间工作中的漂移,为拼接干涉仪的研制提供了重要依据。     

实验室环境内傅里叶望远镜技术的实现

傅里叶望远镜是一种成像系统。该系统通过扫描目标上不同空间频率和取向的条纹图形来建立目标的傅里叶频谱,用非成像探测器接收被调制的散射光。为确认基本测量原理和图像重构算法的有效性,完成了傅里叶望远镜的实验室验证,并比较了实验获得图像与仿真图像。后续实验将获得偏离理想测量条件后的结果。本实验用于地球同步轨道卫星的成像。     

位感条纹三维振动测量原理及试验研究

针对当前单目视觉测量方法难以实现结构三维振动同步测量的问题,提出一种基于位感条纹和高速相机的结构三维振动同步测量新方法。在建立测量系统完整的原理模型基础上,系统描述单相机成像坐标下采用单个位感条纹获取结构三维动态位移信息的测量原理,建立成像位感条纹三维编码动态参数与结构实际三维位移之间的内在联系,推导各维位移的计算公式。通过结构三维运动和视觉成像系统的联合仿真模型,验证位移测量原理和算法的正确性;并通过仿真和试验分析系统的测量性能及其影响因素。通过对结构已知三维运动的测量,并与基于三维加速度传感器的接触式测量方法进行对比试验,验证基于位感条纹的视觉测量方法及系统在实现结构三维振动位移准确同步测量的有效性。     

影像测量系统中运动干扰图像的复原方法研究

影像测量系统的精度很大程度上取决于采集到的图像质量.在用摄像机获取待测工件图像时,由于运动控制系统或其他原因引起的扰动,在相机曝光期间使待测工件和摄像机之间存在相对运动,这将导致摄得的图像发生运动模糊,从而影响图像处理和测量的精度.文章研究图像的运动模糊机理以及采用Wiener滤波方法对模糊图像进行了复原试验.     

基于维纳滤波的运动模糊消除算法及其在航空成像系统中的应用

分析了航空成像系统运动模糊产生的机理,通过建立运动模糊数学模型,进行了消除运动模糊仿真实验。研究表明,由于成像系统与地面目标景物的相对运动,在目标图像上产生运动模糊,图像复原技术可以消除图像模糊。在图像复原技术中,点扩散函数(PSF)是影响图像恢复结果的关键因素,文中给出了估计点扩散函数的一般方法。虽然维纳滤波可以解决在逆滤波中H(u,v)零点噪声放大问题,但是在图像边缘附近误差较大。采用带最优窗的维纳滤波方法可有效抑制噪声和减小边缘误差。对实验平台获取的运动模糊图像进行实验,结果表明在图像边缘像素灰度平滑条件下,可以收到近乎完美的恢复效果。     

航空光电成像电子稳像技术

介绍了一种电子稳像技术,解决了航空平台光电成像系统视频图像帧内运动模糊和帧间不稳定问题。通过建立运动模糊的数学模型,构建二维运动模糊点扩散函数,采用维纳滤波方法,消除图像帧内运动模糊;通过灰度投影算法,检测序列图像当前帧和参考帧之间的运动矢量,采用图像补偿方法,实现序列图像稳定输出。实验结果表明,本文方法能提高信噪比,实现1 pixel的稳定精度,有效改善图像质量,输出清晰稳定的视频图像, 具有精确、快速、实用的特点。     

互参考激光光条图像质量评价

提出了互参考激光光条图像质量评价方法用于检测激光辅助立体视觉测量中的图像质量。分析了立体视觉测量中单幅激光光条图像的灰度分布特性以及左右激光光条图像灰度分布的相关性。利用光条截面灰度分布梯度表征图像清晰度,并建立了综合考虑单幅图像质量与左右图像相关质量的互参考激光光条图像质量评价方法。然后,确定质量系数的阈值,通过分析噪声对光条提取误差的影响,确定提取误差不高于1个像素的单幅图像质量系数QL,QR∈[0.2,1),通过不同表面激光光条投影实验,确定左右图像相关质量系数QLR∈[0.8,1)。最后,在锻造车间进行了现场实验,重建方形锻件高度为1 747.0mm和491.3mm。实验结果显示,清晰的光条图像质量系数符合确定阈值,受噪声干扰的光条图像质量系数偏离设定阈值,验证了本文提出的质量评价方法能较好地反映激光光条图像缺陷。     

基于频域滤波的自适应条带噪声去除算法

针对在传感器平台等条件下产生的图像条带噪声，在分析了几种常用每带噪声去除方法基础上。提出了一种通过频域滤波方法在图像的傅里叶频域去除条带成分的自适应图像去噪算法。实验结果表明：这种算法可以自适应确定频域中的噪声成分，从而有效地去除图像中的条带噪声，减少传感器噪声等对图像后续处理的影响。     

利用阶跃响应的4f光学系统图像复原

4f系统的输出图像存在带限低通、随机噪声和相干噪声并存的特点,对其进行复原处理时不仅要注重保护细节,而且还要处理高频随机噪声和低频相干条纹。为了提高其图像质量,针对这些特点提出了一套图像处理方案。首先,利用4f系统的阶跃响应获取相干噪声的位置和强度的先验信息;然后,对阶跃响应图像和待复原的图像分别进行同样过程和侧重保护图像细节的随机噪声去除,利用4f系统的线性特性将两幅去除随机噪声后的图像进行点除以消去相干噪声来完成复原。实验表明,该方案对峰峰信噪比和结构相似度指数都有很好的复原效果,其分别提高了5db和6%左右;从视觉效果上看,该方法很好地保护了图像细节,符合4f系统的要求。     

航空成像像移模糊恢复技术

分析了航空成像系统像移模糊产生的机理;通过建立运动模糊的数学模型,构建二维运动模糊点扩散函数;采用维纳滤波方法,消除了航空成像系统图像像移模糊;通过加窗技术,有效地抑制和减小了边缘误差.实验结果表明,该方法效果较好,可以实现1个像元的恢复精度.     

模糊图像边缘精确定位的滤波算法

图像的边缘是图像最基本也是最重要的特征之一。实际应用中,光学系统离焦和图像传感器噪声源引起图像模糊,导致边缘自动定位算法无法精确确定边缘点。从边缘检测理论出发,根据噪声及图像模糊模型,提出了基于空间域和频域的滤波方法对模糊边缘图像去噪,从而消除模糊图像对于边缘定位的影响。实验表明,各种滤波方法对于边缘点的自动提取都具有一定的效果,离焦模糊和噪声可以得到有效抑制,尤其是频域低通滤波器能够精确地提取出模糊边缘位置。     

运动模糊图像的实时恢复算法

提出了一种新的处理运动模糊图像的方法,以一维维纳滤波(1DWF)来快速恢复二维的模糊图像。给出了1DWF算法可行性的理论论证,并给出了1DWF算法及其它常用图像恢复算法的实验结果和对比评价。运算量分析表明:1DWF算法的运算量只有二维维纳滤波运算量的1/3;实验结果显示:在P4 3.0G主频的PC机上,1DWF算法可以使得512×512的8位灰度测试图像在36 ms内完成图像恢复。对图像恢复质量的评价结果显示:1DWF算法的图像恢复质量与原维纳滤波的恢复效果相同,验证了在单处理器上实时、高质恢复模糊图像的可行性。     

An improved online dimensional measurement method of large hot cylindrical forging

The dimensional measurement of large forgings under high temperature plays an important role in product control. Cylindrical forgings belong to the important products in the forging workshop. In this paper, an improved online measurement method based on binocular vision for the dimensions of hot cylindrical forgings is proposed. Firstly, images of hot cylindrical forgings are captured by two CCD cameras, and the distorted light stripes projected onto hot cylindrical forgings can be resolved from the image by the deviated stripe model. Then, an accurate sub-pixel extraction algorithm of center points of the light stripes is developed for making the extraction of center points of the lights stripes more accurate. Moreover, for changing the field of view of cameras to measure different sections of forgings in the process of manufacturing, the fundamental matrix F is automatically calculated by matching the intersecting points of the projected light stripes in different images, without interrupting the forging process. Finally, experiments on measuring the diameters of hot cylindrical forgings in the workshop are conducted, and the experimental results indicate that the proposed measurement method is effective. Besides, an additional experiment in the laboratory verifies that the relative error of measuring diameters by the presented method is less than 0.7%.     

Near- and far-field second-harmonic imaging of quasi-phase-matching crystals

Second-harmonic scanning near- and far-field optical microscopy of an electric-field poled KTiOPO₄ quasi-phase-matching crystal has been accomplished. This has been done in order to reveal the walls that form the intersections between inverted and non-inverted crystal domains. The domain walls are seen clearly only in images recorded by means of second-harmonic generation because of a large nonlinear contrast, and they appear as bright stripes when studied in a reflection geometry but they are dark when studied in transmission. The images show that the duty cycle of the quasi-phase-matching crystal differs from the ideal and that the walls are not completely smooth. These effects, in combination with the observed scattering from the domain walls, are expected to lower the output of the crystal when used for frequency doubling. We conclude that the wall thickness is no more than approximately 100 nm, which makes it a suitable test object for the resolution capabilities of scanning near-field optical microscopes that are used for nonlinear imaging.