影像采集系统中图像畸变校正的研究

本文探讨了利用数码照相影像采集系统采集图像时图像失真引起问题的解决方法,重点介绍几种常见的畸变类型,针对图像的这些畸变,着重研究了高次多项式坐标变换法,多项式非均匀分片逼近算法,径向畸变的逐差法校准算法和畸变的联合校正模型算法对采集图像进行处理校正,研究各个算法在实际应用中对图像校正的效果。     

基于三次拟合方程畸变校正的光电测量系统

在大视场光电测量系统中,光学系统产生的畸变使目标在线阵CCD上的成像偏离了理论成像点,导致系统产生测量误差.为了减小该误差,提高系统的测量精度,根据畸变产生机理,设计了由11个等距目标点组成的畸变检测装置.根据检测得到的系统实际畸变变化情况,需要拟合出系统测量时目标点在线阵CCD上成像位置的补偿方程.以检测装置测量拟合得到的三次补偿方程作为畸变校正的数学模型编写了测量校正程序,对光电测量系统进行了实验检测.测量结果表明,当目标物物高为200.115mm时,按照拟合的补偿方程进行计算补偿,可将畸变误差从校正前的-2.08mm提高到校正后的0.05mm,并使系统整体检测精度从1.039%提高到0.025%.     

关节式坐标测量机激光测量头参数标定

在三维视觉测量中,标定方法对测量结果的影响是决定性的.本文通过分析、比较各种视觉模型及标定方法,采用考虑镜头畸变因素的三维视觉模型以满足高精度测量系统的需求.由于关节式坐标测量机的激光测量头,使用单摄像机和线结构光来匹配被测物体表面的三维数据,本文设计了一种新型的阶梯形标定块,通过标定块图像和激光条纹图像完成了摄像机的内外参数标定和激光平面参数标定.实验证明,该标定操作过程简单,易于实现自动化,且具有较高的标定精度.     

鱼眼图像的校正算法

基于鱼眼镜头的全方位视觉系统可应用在很多方面,如全视觉监视、机器人导航等。全方位视觉系统的标定和畸变图像的校正是至关重要的两个部分。本文给出标定鱼眼图像中心和半径的方法,它们算法简单,很容易用软件实现,并通过实验说明它们的有效性。然后用标定得到的参数进行校正。鱼眼成像规律常被用在鱼眼镜头设计中。本文推导出校正模型。基于这些校正模型,得出组合校正模型,并通过实例验证了这种组合校正模型的正确性和有效性。     

一种二维图像测量系统的标定新方法

为实现在工业测量中对图像测量系统的快速标定,本文提出一种新的基于网格靶标的CCD标定方法。该方法首先采用全局门限法对图像进行分割,利用数学形态学的方法检测特征点,再用三阶灰度矩模型进行亚像素定位。然后采用平行线拟合的方法求出理想的特征点坐标进行线性标定,最后用多项式模型进行畸变校正。实验结果表明该方法具有实现简单,有效而且精度高等优点。     

车灯模组的照度检测研究

针对在车灯模组的照度检测过程中,车灯模组照度图像采集时由于摄像系统安装位置产生的畸变问题,采用平面模板法,通过畸变校正算法对系统进行畸变校正,减小因图像坐标位置失真造成的测量误差;针对摄像系统像面照度不均匀性对图像灰度值的影响,通过照度均匀度校正实验获取摄像系统的校正系数后,采用基于麦夸特法与通用全局优化算法结合的曲面拟合法对校正系数进行处理,得到像素坐标与校正系数的函数模型,实现图像灰度值的校正。对校正后的摄像系统进行灰度-照度标定,建立灰度-照度关系,提高车灯模组照度检测的精度。实验结果表明:车灯模组照度检测的误差基本控制在10%以内,重复性误差小于1%,具有较高的准确性和可靠性。     

鱼眼图像畸变校正算法

根据鱼眼镜头成像的特点,选择合适的图像畸变校正算法,标定鱼眼图像的中心和半径,用标定得到的参数进行校正,推出校正模型,方法简单,易于实现,并对鱼眼图的畸变矫正问题提出意见与看法。     

基于标准球的显微图像测量系统标定方法

提出一种利用标准球对显微图像测量系统进行标定的方法．该方法利用显微系统小视场小景深的成像特点简化计算模型,减少标定参数．通过标准球图像在水平和垂直方向上的直径比计算比例因子;利用标准球边缘图像的边缘点集．运用优化的方法来计算成像系统的畸变系数和主点位置．系统的放大倍数由标准球的实际直径来标定得出．利用标准球在多摄像机公共视场内其轮廓在任何位置均可见这一特性,可同时对显微图像测量系统中的多个摄像机进行标定,简化标定过程．实验结果表明,该方法标定精度较高,标定后的测量系统的极限误差3σ为2．4μm．     

一种实用的双目显微镜视觉系统标定设计

本文针对显微镜光路复杂对三维物体的放大倍数过大使得采集的图像样本不理想的情况,将双目视觉系统的标定原理与显微系统产生的虚拟双目成像原理结合,提出了一种双目显微小孔成像模型。深入分析了显微摄像机系统的标定及畸变模型,然后,根据张正友的平面模板标定方法和Brown的方法,提出了一种双目标定算法,求解了摄像机内外参数和非线性畸变参数。最后结合Bouguet算法对图形进行校正,通过实验验证了本文所提方法的有效性。     

摄像机径向畸变校正和内参估计的单图标定方法

提出了一种对摄像机的径向畸变进行校正和内参数估计的单图标定方法.拍摄一幅平面标定模板图像,提出若干条直线,拟合在单参数除法畸变模型下的圆弧参数,从而估计出径向畸变.对径向畸变进行校正后,利用标定模板点与经过校正后的图像点之间的对应关系,估计出单应性矩阵.在假定摄像机主点与畸变中心重合的条件下,线性地计算出摄像机焦距初值.以上述线性方法得到的结果为初值,进行非线性优化,最终得到准确的摄像机参数.超广角鱼眼相机和普通数码相机的实验结果表明,本文提出的算法实现简单、适用性广,结果准确,具有较强的实用性.     

计算机图像技术在高温锻件尺寸测量中的应用

利用彩色CCD和红外滤光片等搭建了高温锻件的尺寸测量平台,通过数字滤光与物理滤光技术提高锻件图像质量,采用比较测量法精确测量锻件二维尺寸。通过采集标准量块图像并应用畸变校正、噪声抑制、亚像素边缘提取等标定出系统的像素尺寸当量,然后选用其它标准量块进行验证,测量系统的横向测量不确定度为0.005 1 mm,纵向测量不确定度为0.008 7 mm。温度在1 000 ℃时采集45#锻件的图像并进行解算,所得测量尺寸与理论值的绝对误差小于1 mm,满足该系统的测量精度要求。     

三维重构视觉系统的标定

文章基于改进两步法的标定思想,在三维重构中提出了一种新的视觉系统参数标定与镜头畸变修正方法.该方法根据图像中心附近点畸变量较小的性质,利用中心附近点和全场视点对CCD相机和DLP投影仪的内外部参数标定和镜头畸变修正进行分离.在标定过程中,所设计的带标准圆阵列的靶标和伪随机连续方形编码可以实现特征点的自动识别和匹配.实验表明,该方法能快速、方便地对视觉系统参数进行标定和镜头畸变修正.     

星敏感器参数标定及误差补偿

针对CCD星敏感器光学系统存在焦距不准确、CCD平面倾斜和旋转及光学镜头畸变等误差因素,在理想针孔模型的基础上,用几何方法建立了星敏感器模型。利用地面实验数据,以最小二乘法解算该数学模型,求出焦距、CCD平面倾斜和旋转因子及畸变因子等待标定参数。将标定出的参数代回数学模型,便可由星象点测量坐标直接计算并修正入射光方向矢量,从而对光学系统的误差进行了补偿。计算结果表明:星对角距统计偏差由标定前41″降到了17″,提高了计算精度。     

Registration of motion-distorted interlaced images captured by a scanning vector imaging sensor

We present an algorithm to realign images distorted by motion and vibrations captured in cameras that use a scanning vector sensor with an interlaced scheme. In particular, the method is developed for images captured by a staggered time delay and integration camera distorted by motion. The algorithm improves the motion-distorted image by adjusting its fields irrespective of the type of motion that occurs during the exposure. The algorithm performs two tasks: estimation of the field relative motion during the exposure by a normal least-squares estimation technique and improvement of the degraded image from such motion distortion. The algorithm uses matrix computations; therefore it has a computation advantage over algorithms based on the technique of searching for a match. The algorithm is successfully demonstrated on both simulated and real images.     

大面阵数字航测相机的精密几何标定

通过将大面阵数字航测相机固定在二维内方位仪的高低轴内部,转动测量机架,使平行光管的点像目标依次成像在被测相机的CCD靶面上,结合相应的计算公式和测控软件,得出了大面阵数字航测相机的内方位元素及畸变值,解决了大面阵数字航测相机视场大、不易标定的问题.实践证明该方法是可行的。     

电视摄像机主要参数测试系统设计与实施

在监控和军事等领域应用中,对电视摄像机的主要光电参数的准确标定是非常重要的。本文介绍了一种基于视频信号处理的电视摄像机主要光电参数综合检测装置的设计和实施方案。采用特定的测试目标对摄像机成像,视频图像被高精度数字图像采集卡捕获并将数据传送给计算机,再通过数字图像处理软件自动计算,可实现CCD响应度、灵敏度、信噪比、动态范围和电视分辨力、畸变、对比度等参数的准确测试。     

一种双目立体视觉系统的校准方法

基于双目立体视觉系统的图像分析以及人工神经网络的三维空间建模算法,设计了一种针对双目立体视觉相机的校准方法,并可应用于运动目标点的轨迹追踪。将均匀分布目标点的校准平面放置在有效视野内的不同位置,通过双目立体视觉系统来捕获处于不同位置的校准平面图像。在图像处理之后,使用校准点中心的二维坐标作为人工神经网络训练的输入样本集,通过建立人工神经网络模型结构,实现目标点二维平面坐标到三维空间坐标的映射关系。采用这种具有通用性的方法,可以有效修正系统中存在的失真因子,获得目标三维位置信息,而无需进行复杂的相机校准操作。实验表明,提出的方案具有良好的可行性和鲁棒性。     

利用积分球对CCD线性和面均匀性的标定

积分球对CCD(Charge-coupled Device)的标定,主要是利用积分球光源具有较好的均匀性、稳定性以及精度高的特点,通过CCD采集积分球光源的图片,将积分球光源亮度转换为CCD拍摄图像的灰度,通过对采集图片灰度信息的提取,得出了CCD标定的各项参数。CCD线性标定试验的结果表明:在CCD快门值固定时,光源亮度的变化和图像灰度呈线性关系,并且在转换后的不同灰度值区段,线性度有一定的差别:在中值区,线性度最好,低值区次之,高值区最差;在光强一定的情况下,CCD快门值的改变和采集图像的灰度也呈线性关系。均匀性标定的试验结果表明:CCD的光电响应的非均匀性是随着快门值和灰度的增加而减小的,但最终趋于一个较稳定的值。     

摄影测量中相机倾斜引起的射影失真研究

根据成像原理,建立了理想光学系统成像的数学模型。通过分析该模型中物与像的对应关系,得出了射影失真产生的根源是光学系统放大率的不恒定,并与相机的外参数:倾角及视场的大小有着非线性的变化关系。提出了正射影失真与负射影失真的概念,对其进行了详尽的理论分析,并给出了数学模型及分布规律。依据上述结论,分析了二维射影对应与仿射对应在摄影测量应用中的实质区别,并利用物像平面间的射影对应关系,使试验中的测量精度达到了测试的要求。