嵌入式数字摄像机配置系统设计

为适应环境的变化,获取高质量的图像,需要在图像采集过程中随时改变摄像机的配置。一般情况下,可以利用PC和摄像机厂家提供的摄像机配置软件调整摄像机的配置。在嵌入式图像处理系统中,不可能用PC和厂家提供的摄像机配置软件进行摄像机的配置参数调整。为此,本文设计了满足工程需要的嵌入式摄像机配置系统。该系统以单片机为处理器,以键盘和拨码开关为控制调节输入,以数码管显示配置结果,通过内部的数据处理模块和串口通信模块等实现配置功能。实验结果表明本文设计的嵌入式摄像机配置系统能够有效地修改、显示摄像机的配置命令,实现对摄像机的实时配置,满足工程需要。     

对数极坐标图像匹配在目标姿态测量中的应用

本文介绍了一种基于极坐标下图像匹配的方法实现帧与帧之间旋转角度的计算,并可以得到目标轮廓保证可靠跟踪,其坐标变换部分不同于传统的对数极坐标变换,该方法并不进行对笛卡尔坐标系下图像的采样,而是完全保留目标精确的边缘信息用以进行边缘形状匹配.匹配过程分为粗匹配和精匹配两步进行,这种方法主要是利用了极坐标下目标轮廓旋转不变性来实现的.本文还提出了一种双目测量目标旋转角度系统,通过该系统可以完成对空间中的目标在任一旋转平面上的旋转角度.实验证明,该方法计算量小、简单实用、跟踪精度满足要求.     

利用图像的边缘信息进行多目标编批数据的统计

提出一种利用图像的边缘信息统计目标实时编批所需数据的方法,它以巧妙的设计思想利用双端口RAM和高速信号处理器实现了多达1024个目标的重心、大小、长宽比等特征数据的实时统。     

自适应权值滤波消除图像椒盐噪声的方法

提出了一种自适应权值滤波算法。该方法利用邻域差分法(ROAD)判定滤波中心点的有效性,若判定该点为噪声,则将邻域像素分别赋予不同权值对该点像素重构,邻域像素权重系数的分配随该点有效程度的增加而增大。一方面抑制了图像噪声,另一方面保留了图像细节。实验证明该方法在滤除椒盐噪声时,无论从视觉角度还是数据恢复角度都比常规滤波方法效果有明显改善。当图像中含有35%的椒盐噪声时,利用该方法恢复数据效果比传统中值滤波提高10 dB。     

电活性聚合物材料及其在驱动器中的应用研究

介绍电活性聚合物(Electro-active polymer,EAP)材料的基本概念与分类,并以离子聚合物-金属复合材料(Ionicpolymer-metal composites,IPMC)和介电弹性材料(Dielectric elastomers,DE)分别作为离子型和电子型EAP材料的典型代表,详细介绍其国内外研究现状。重点介绍本课题组对上述两种材料的制备工艺、基础理论等方面的研究进展及成果。针对IPMC材料,研究了制备工艺对电极沉积的影响及工艺优化、IPMC界面物理模型、铸膜及封装技术、IPMC材料大变形机理及建模;针对DE材料,研究其电致驱动的机电耦合特性及预拉伸、温度及黏弹性对其机电耦合稳定性的影响。简要介绍本课题组在基于EAP材料的微泵、微镜头驱动器以及面向微创手术的多自由度机械臂等方面的应用研究成果。     

高动态科学级CMOS相机设计与成像分析

为了满足高动态范围高灵敏度的全局曝光模式下成像系统的需求,基于CIS-2521科学级CMOS图像传感器设计了一个相机系统,通过分析CIS-2521芯片像素读出结构特点,通过芯片内部模拟相关双采样与FPGA片内数字域相关双采样完成相关四采样算法,列向噪声去除效果明显。通过设计曲线拟合双增益通道图像数据合成输出,保证了系统成像有较高输出动态范围。相机常温下输出图像峰值信噪比达62.9dB,采用半导体制冷后输出图像峰值信噪比74.3dB。根据EMVA1288标准实测相机动态范围达到78.2dB,设计的相机系统实现了每秒50帧2 560×2 160像素,16bit深度高清晰度高动态范围图像的实时全局曝光成像输出,能够满足低照度条件下的高帧频高动态范围成像的需求。     

三种测度融合的加权引导滤波匹配算法

针对立体匹配算法中,census变换在弱纹理区域具有较好效果,但忽略了图像的灰度信息,造成在重复纹理区域匹配效果不理想,提出了一种改进的census变换。在初始匹配代价阶段,设计了一种在census变换的基础上融合互信息和梯度信息的相似性测度算法。在代价聚合阶段,采用自适应权重引导滤波聚合策略。最后,通过视差计算、视差优化得到最终的视差图。在VS2015软件平台上对Middlebury网站上提供的标准测试图进行实验,实验结果表明,所提算法能够得到较为准确的视差图,平均误匹配率为5.29%,可以满足三维重构的需要。     

基于暗通道先验的图像去雾算法改进

为了实现基于物理模型的图像复原去雾算法,文中提出了一种改进的基于暗通道先验的图像去雾算法。介绍了雾天图像退化模型和基于该雾天图像退化模型的几种去雾算法。详细介绍了何恺明提出的基于暗通道先验的去雾算法,该算法在估计光线传播图时使用的基于导向滤波的软抠图非常耗时,经过改进,直接使用景深估计光线传播图,算法运行时间大大减少。最后,使用MATLAB对改进的去雾算法进行仿真,并与原算法的运行时间进行比较。结果显示新方法对光线传播图的估计可靠,运行时间对比改进前大约下降60%,实时性大大提高。带有天空的有雾图像去雾后色斑和光晕大幅减少,取得了很好的效果。改进的去雾算法运行速度快、去雾效果好,新提出的光线传播图估计方法可靠,并且去雾过程中得到的光线传播图可以用于其他应用。     

利用邻域象素合成实现对目标的快速自动标记

为了提高多目标跟踪中的处理速度,提出一种快速标记多目标的方法,并给出了算法流程和实验结果分析。通过图像坐标变换,将9点象素融合到新图像中的1点,逐行反复搜索邻域连通点以实现目标自动标记。     

半导体制冷型高帧频CMOS数字摄像机及其成像噪声分析

为了提高高速CMOS图像传感器的成像质量,降低图像传感器暗电流和随机噪声,介绍了采用半导体制冷方法设计的高帧频CMOS数字摄像机成像系统,并针对该相机系统设计出结构一体化的多级半导体制冷器,实现了制冷量可控。实验结果表明,图像传感器制冷后的温度与环境温度的温差最大可达40℃;通过降低传感器温度很大程度上减少了暗电流固定模式噪声和瞬态随机噪声;此外,在摄像机内硬件实现了彩色滤波阵列转换和列向非均匀性校正,使输出图像信噪比提高了6dB。该相机系统具有集成度高,结构紧凑,高分辨率,高帧频,高信噪比,宽动态范同,成像质量好等特点。