内投式球幕投影系统的实现算法

针对内投式球幕投影中涉及的计算机处理过程,提出了基于虚拟球面变换和虚拟鱼眼透镜投射的内投式球幕投影算法,并针对不规则鱼眼透镜导致的球幕映像扭曲,提出了基于等立体角投影函数的六阶函数校正算法,该六阶函数的系数可通过简单求解六元一次方程获得。实验结果表明,该方法能完全消除不规则鱼眼透镜导致的球幕投影扭曲。针对球幕投影导致的图像亮度分布变异提出了基于投射角余弦修正的球幕光强校正算法。实验结果表明,该算法成功地把与输入二维图像亮度分布差异明显的球幕投影图像校正至与原始图像亮度分布高度一致的状态。该方法对球幕投影系统的设计和软件开发具有重要的理论指导意义和实践应用价值。     

面向球幕投影系统的几何校正方法

用于飞行模拟的视景仿真系统,经常会以多台投影仪同步投影以得到较大范围的视场角。当投影机斜对屏幕或者投影屏幕为曲面时,图像会发生几何失真。针对此问题,本文提出了一种专门面向球幕投影系统的几何校正方法,并以一个三通道显示系统为实例,详述了该方法的理论原理以及校正流程。实例结果表明,经几何校正后,各投影图像无几何畸变,通道过渡处几何内容完全一致。该方法是一种纯软件方法,成本小而且操作简单,能够适应于不同的投影场景。     

一种基于球面透视投影约束的鱼眼镜头校正方法

鱼眼镜头摄像机具有较大视场，但是，使用鱼眼摄像机拍摄的图像会有非常严重的变形．该文研究基于球面透视投影约束的鱼眼镜头校正方法．球面透视投影约束是指空间直线的球面透视投影为球面上的大圆．作者首先使用含有变形校正参数的鱼眼变形校正模型，将空间直线的鱼眼投影曲线上的点映射为球面点，然后通过球面点到大圆的球面距离最小来拟合大圆，恢复了变形校正参数，从而实现了鱼眼图像的校正．模拟实验和真实图像实验表明，该方法能得到比较满意的校正结果．     

理想投影椭圆约束下的鱼眼镜头内部参数标定

目的 鱼眼镜头是发展轻、小型全方位视觉系统的理想光学传感器,但由于镜头焦距短、视场大及光学原理约束,鱼眼图像存在严重畸变,为此提出一种高精度、应用方式灵活的鱼眼镜头内部参数标定方法,以期将鱼眼图像转换成符合人眼视觉习惯的平面透视投影图像。方法 从球面透视投影模型出发,首先分析给出空间直线在水平面上的理想投影椭圆约束,进而结合椭圆严格几何特性建立误差方程对鱼眼相机等效焦距f,纵横比A及径向畸变参数k₁,k₂进行最小二乘估计,最后利用估计参数对鱼眼图像进行立方盒展开实现平面透视纠正目的。结果 对某型号定焦鱼眼相机的棋盘格影像多视标定及网上鱼眼图像单视自标定结果表明,本文方法标定参数对鱼眼图像不同区域的平面透视纠正效果稳健、精度高。多视标定参数均方根误差（RMSE）约0.1像素,纠正影像上直线拟合误差RMSE约0.2像素,总体效果略优于对比文献方法;单视自标定参数误差RMSE约0.3像素,影像纠正范围、直线透视特性保持明显优于对比文献方法及商业软件DXO（DXO Optics Pro）。结论 本文方法标定参数少、计算过程简单且对标定参照物要求不高,对于具有大量直线的人工场景理论上可实现自标定,应用价值较高。     

基于改进球面透视投影的鱼眼图像畸变校正方法

针对传统的球面透视投影计算量大、校正过程繁琐的问题,对主视图投影半径进行改进,以提高校正效率。首先采用Hough 变换圆检测法求得鱼眼图像像主点和半径,并以一条弧线经过球面透视正向投影后拟合直线的相关系数作为评价指标,求得最优投影球面半径后校正鱼眼图像主视图;在此基础上提出一种新的2D 校正法——扇区映射法,该方法从主视图边界在鱼眼图像中的投影轨迹出发,在极坐标中直接对鱼眼图像进行映射,得到校正后的周围视图。两个实例结果验证了所提方法的有效性与可行性。     

基于直线投影特征的镜头畸变校正方法

针对摄像机镜头畸变校正方法的简便和快速问题,设计了基于直线投影特征的校正方法。介绍了镜头主要畸变产生原因和畸变模型;给出直线三点在理想投影下的关系,确定了适应度函数,利用遗传算法得到了畸变参数组最优解。基于matlab软件编写校正程序,并进行了实验验证。实验表明,利用畸变参数组的最优解能够实现图像畸变校正,效果较好。该标定方法只需场景内有直线存在即可实现对摄像机镜头畸变参数校正,方法所需实验条件简单,程序简便,便于现场快速校正。     

煤矿鱼眼畸变图像校正

针对煤矿井下视频监控系统中鱼眼图像的畸变问题,根据理想球面透视投影模型的保线性约束条件,提出一种面向内容的校正参数自动获取方法,即通过对鱼眼畸变图像进行数学形态学和随机霍夫变换预处理得到所需的图像边缘特征直线,然后统计水平和垂直线段在总线段中的比例,分析统计结果,获取最佳校正参数。为了减少图像信息过多对校正参数获取过程的影响,对理想球面透视投影模型进行了改进,提出一种改进的鱼眼畸变图像校正方法,实现了对图像中心的转移和部分区域的放大。实验验证了该方法对鱼眼畸变图像的校正效果较好。     

基于双线性插值的鱼眼图像校正方法

鱼眼镜头具有大视场、短焦距等优点,近年来被广泛应用到不同的领域。由于鱼眼镜头成像存在较大的畸变,目前主要用来目标监测,在目标物体的识别方面应用得很少。为此,提出一种基于球面透视投影约束的鱼眼图像校正方法,并用双线性插值法对校正后的图像进行填充,为鱼眼镜头在目标物体识别跟踪方面的应用做了准备工作。实验结果表明采用上述方法能够很好地对鱼眼图像畸变进行校正,且校正后的鱼眼图像符合人的直观感觉,真实感较强,图像边缘清晰。     

分形图案的球面投影的实现

本文讨论分形图案的球面投影算法,以Mandelbrot集分形图为例,给出了相应的程序及实际的处理效果图,对图案设计、动画设计、虚拟现实等应用有一定的参考价值。     

基于投影技术的虚拟文物展示系统

为了更好地将投影映射技术应用于博物馆的数字展览,获得高质量的投影效果,设计出一套具有真实感的3D效果和高保真外观的三维数字文物展示系统.该系统利用机械旋转的实物模型和真实文物的图像,将多投影映射技术和光学透视显示相结合,采用几何学与辐射定标方法,在不发生透视畸变的情况下,将高质量的文物纹理正确地投射到动态的3D文物模型投影面上,增加投影效果和投影内容的自由度.为了评估该系统在一般博物馆环境光的影响和周围物阴影遮挡等问题,利用不同强度的光线对该系统投影区和展示区进行了测试,证明了该系统对周围环境光具有较强的鲁棒性和博物馆环境下的部署潜力,使博物馆数字文物展示内容变得更为丰富.     

一种改进的鱼眼畸变校正算法

畸变是鱼眼镜头的最大的问题,针对这一情况,提出一种利用双椭圆模型对鱼眼镜头进行畸变校正的算法,在改善鱼眼畸变的情况下,同时能够保障实时输出;对鱼眼图像进行边缘扫描和检测,采用线性拟合的方法获取鱼眼图像的光心和半径,经过双椭圆模型寻找校正前和校正后图像的映射关系,调用GPU加速处理,达到实时输出的效果,经过实验对比,针对鱼眼镜头引起的畸变问题进行校正并且能够实时输出;     

基于混合模型的CCD镜头畸变精校正算法

针对机器视觉检测和高精度图像测量中使用的CCD镜头都存在不同程度光学畸变的问题,提出基于混合模型的CCD镜头畸变校正算法。用经典模型对畸变图像进行初次校正,用多面函数拟合法进行二次精校正,用三次B样条函数进行灰度重建。实验结果表明,该方法在不依赖摄像机内部参数条件下,相比单一的镜头畸变校正模型,精度提高,鲁棒性增强,校正后径向均方根误差为0.3个像素。     

摄像机镜头非线性畸变校正方法综述

由于加工误差和装配误差的存在,摄像机光学系统与理想的小孔透视模型有一定的差别,致使物体点在摄像机图像平面上实际所成的像与理想成像之间存在不同程度的非线性光学畸变。为了提高图像检测、模式匹配等定量分析的准确性,必须对这一类畸变进行修正。近年来,国内外学者就此问题进行了大量的研究,为了使人们概略地了解该领域的研究现状,为此首先介绍了摄像机成像模型与镜头非线性畸变模型,并回顾总结了摄像机镜头非线性畸变校正方法,然后进一步提出从原理上将这些方法分为基于控制对象的方法和基于模式的方法两大类,最后分析比较了各种方法的优缺点。     

一种摄像机成像误差的模型化修正方法

本文针对摄像机成像误差问题,首先提出了一种新的径向畸变模型,利用此模型推出了能精确标定摄像机的关键参数（有效焦距、平移矢量的Z向分量以及径向畸变系数）的线性算法;同时提出了一种成像系统误差的修正模型,并利用系统辨识方法正确估计了该模型的各参数;并进行了实验验证.这项研究必将使得摄像机成像的误差整体降低,从而提高了测量精度.     

一种使用校正模板的非线性摄像机标定方法

基于图像点满足的特定直线方程以及相邻图像点之间距离相等的性质,对标定模板图像进行校正,并通过改进的张正友标定法,提出了一种新的使用校正模板的非线性摄像机标定方法。与现存的方法进行比较发现,该方法能够实现较高精度的摄像机标定,鲁棒性比较强,且能够大大地降低算法的复杂度。     

基于纹理渲染与纹理映射的实时球幕图像生成方法

大多数影像设备与3D API都是基于平面影像设计的,因此,一般而言实时渲染图像并不能直接运用于球幕显示,必须通过称为＂几何校正＂（Geometric Correction）的运算才能产生正确的最终结果。目前主流的几何校正方法或者依赖昂贵的硬件设备完成,或者需要通过复杂的算法实现,对于缺少程序设计背景的创作者来说无法自由掌控。文章介绍了一种利用3D API中成熟的纹理渲染（RTT）与纹理映射（Texture Mapping）技术生成球幕图像的方法,不涉及任何C＋＋或HLSL编程,在任何支持RTT的三维引擎上均可实现。     

摄影测量系统的高精度标定与修正

介绍了目前国内外较常用的一些摄象机镜头标定与修正的方法,对其优缺点进行了分析,而后根据透镜成象机理,提出了新的误差修正与标定模型,并采用一种隔离的三步法进行求解.该方法能较全面地对摄象机系统进行标定和误差修正,且具有很好的稳定性与精度.     

新的桶形畸变的点阵样板校正方法

为了校正广角镜头的桶形畸变,提出一种新的桶形畸变数字校正方法。它使用点阵样板校正的方法,根据畸变图和理想图中圆点的位置关系,得出畸变图像素在X轴和Y轴方向上的偏移量曲面,采用三次B插值函数对曲面插值;由曲面插值获取像素点的偏移量,对各像素进行坐标转换得到校正图像;然后对图像进行了双线性插值的灰度重建。仿真结果表明,该方法使图像的坐标位置和灰度都得到很好的校正。     

鱼眼图像校正及拼接的研究与实现

鱼眼图像视角大,两幅图片即可拼接成全景图,但鱼眼图像存在严重变形。该文利用场景中直线的鱼眼投影曲线,使用球面透视投影约束,得到径向和切向变形参数,实现了鱼眼图像的校正。基于待拼接图像之间重叠部分亮度差最小的原理,确定了重叠区域,通过在重叠区域间的融合,实现了图像的无缝拼接。校正及拼接结果表明,该方法能得到较为满意的效果。