曲面多通道立体投影系统及其配准方法

为解决曲面投影图像的几何失真和立体感畸变问题,设计并实现一个曲面多通道立体投影系统。该系统利用透视投影校正非线性失真,通过重投影变换对立体投影图像进行精确配准,基于NURBS曲面拟合得到投影形状的立体投影,采用图形处理单元的加速技术实现多通道间的实时边缘融合。实验结果表明,该系统具有较高的校正精度和较快的渲染速度。     

多投影机非平面自动几何校正

非平面投影以其高度的沉浸感、多样的表现形式和灵活的场景布局,近年来越来越多地应用在虚拟现实、数字娱乐、展览展示等领域。非平面投影与平面投影相比,由于涉及到投影机位姿标定以及失真图像校正等问题,实现难度较高。目前的投影校正方法虽然可以通过重建或者非重建方法实现非平面屏幕投影的几何校正,但是它们多少都存在成本高昂,步骤复杂,需要人工干预,适用面窄等问题。针对非平面屏幕中最常使用的柱幕面型,提出一种非重建的多投影机投影几何校正方法,此方法可自动实现柱幕环境的几何投影校正,并且可对柱幕在加工中引入的倾斜、表面起伏等外形偏差予以修正,实现了复杂柱幕环境下多投影机高精度、短时间投影几何校正。提出的方法不仅适用于柱幕,还可扩展应用于其他可参数化描述的面型,如球面、双曲面、抛物面等面型的投影环境,具有广泛的适用性。     

一种实用的多投影仪显示墙色彩校正方法

针对多投影仪显示墙系统色彩不均匀性的问题,提出一种快速、实用的独立于几何校正结果的色彩校正方法。该方法利用细分网格变形技术将现有针对平面投影屏幕的色彩校正方法推广到适应任意光滑曲面投影屏幕,同时利用加权最小二乘曲线拟合思想降低色彩测量数据量。实际进行色彩校正时,采用可编程图形处理单元(GPU)的像素着色器对投影图像的每个像素进行实时校正计算,并在实际多投影仪显示墙系统中验证了方法的有效性。     

面向球幕投影系统的几何校正方法

摘 要：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。     

复杂表面投影几何校正技术研究

当投影仪将图像投影到复杂表面时,为使观察者观看到不失真图像,提出了基于角点检测的几何校正方法。该方法利用对复杂表面投影白色区域图像的阈值分割来提取校正区域;进行横纵特征条纹的提取和处理,获取投影系统中特征点的坐标;通过对观察者所需的理想图像进行变换获得投影仪所需预变形图像。编写了基于OpenCV的校正软件。实验表明,该方法可以有效消除复杂表面引起的几何畸变,得到良好的观看效果。     

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．     

一种改进的单目机器人立体视觉系统校正方法

基于三棱镜的单目立体视觉系统具有高集成度、低功耗、易装配等特点,但外置的棱镜也会引发不规则的图像畸变,影响成像质量。首先采用双边滤波函数对目标图像进行降噪处理,增强图像中的边界,有效提高标定图像中的特征点提取的准确性;然后结合透视投影中的直线性、交比一致性和没影点收敛性等投影不变性提出一种改进的自适应畸变校正算法。该算法无需畸变模型及畸变参数,通过校正前后特征点的偏移,最终得到畸变校正所需的像素位移图。实验对比了多组图像的特征提取效果和畸变校正结果,并比较了不同校正方法对于系统中产生的不规则畸变的校正效果,结果表明该算法具有鲁棒性和准确性,提高了机器人视觉系统的准确度。     

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。     

一种鲁棒的户外建筑物图像校正方法

针对在海量场景识别中现有透视失真校正方法的鲁棒性尚不理想,不足以用于对场景复杂、干扰较多的户外建筑物图像进行准确校正的问题,提出一种改进的户外建筑物透视失真校正方法.该方法针对建筑物的形状特点,结合手机的重力感应功能对Hough变换直线检测算法进行了改进,并使用RANSAC方法剔除部分错误直线,提高了算法的鲁棒性;利用消隐点坐标对图像进行校正,恢复建筑物的仿射结构,使其与训练图像更加接近;在实验中,将校正后的图像用于图像识别,并提出一种基于互信息的融合策略,将侧视图和校正后的图像结合在一起进行识别.实验结果表明,该方法能够鲁棒地对户外建筑物图像进行透视校正,极大地提高了户外建筑物识别正确率.     

多通道视景仿真投影系统交互式几何校正技术

为了简洁高效地解决多通道视景仿真系统投影图像的几何校正问题,提高几何校正精度,提出一种针对曲面屏幕的交互式几何校正技术.利用曲面屏幕的深度特性,以十分便捷的交互方法对现场每台投影机进行直接线性定标,再结合视景仿真系统相应通道的视锥信息自动计算该通道投影图像的几何校正网格.在系统定标中不需要辅助相机,只利用显示对象作为定标参照物,使估算的投影机模型参数更为优化,同时大大降低了系统安装调试的复杂度,提高了投影图像几何校正的效率和精度.实例结果表明,文中方法在实际应用中取得了良好效果,其计算结果还可为电子或光学边缘融合提供形状因子.     

基于投影的文档图像倾斜校正方法

针对文档图像的倾斜校正问题,提出了一种新的基于投影的文档图像倾斜角检测方法。首先采用一种高效的像素遍历算法对文档图像从不同角度进行投影,然后对投影数据进行累加求和,通过比较不同角度下的累加和来确定倾斜角度。该方法在投影过程中只需对文档图像进行极少部分投影,因而大大减少了运算量。基于该方法的特点,提出了由“粗”到“精”的投影策略,在确保检测精度的同时大幅提高了检测速度。实验结果表明,方法非常有效,可以获得很高的检测精度。     

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。     

基于标定的任意半径柱面上2维条形码畸变校正

摘 要：二维条码在直接零件标识技术中应用越来越广泛,但存在标刻在柱形零件上的二维条码由于扭曲形变而无法识读的问题。为了校正这种畸变,论文分析了柱面二维条码的畸变形成原理,然后基于标定的机器视觉装置与透视投影原理建立柱面上二维条码畸变校正模型,最后通过图像信息估计出柱形零件半径参数信息,并代入畸变校正模型得到最终的校正结果。实验结果表明,该方法能够较好的校正自由半径柱面上二维条码的扭曲畸变。     

基于单投影仪与柱面反射镜的沉浸感显示系统

在分析传统沉浸感显示系统优缺点的基础上,设计并实现了一种新型的沉浸感显示系统。该系统使用柱面反射镜对单投影仪投射光线进行反射,并在弧形背投幕上成像,能够获得无缝画面,实现了广角度虚拟场景的连贯显示。通过合理设计柱面反射镜形状,实现了投影画面在水平方向上的均匀放大。通过对图像进行预变形可以基本消除因投影幕曲率而产生的投影画面形变,同时采用背投技术使参与者在虚拟场景中活动更加自如。该系统克服了传统的多投影仪或多显示器沉浸感显示系统中存在的图像拼接问题,且易于构建,经实验验证能够获得良好的沉浸感显示效果。     

Projection‐type integral 3‐D display with distortion compensation

Abstract— Our research is aimed at developing a spatial‐imaging‐type integral three‐dimensional (3‐D) display based on an integral photography method using an extremely high‐resolution projector. One problem with the projection‐type integral 3‐D display is that geometrical distortion in projected elemental images causes spatial deformation of the displayed 3‐D image. In this study, a general relationship between the geometric distortion of elemental images and the spatial deformation of reconstructed 3‐D images were analyzed. A projection‐type integral 3‐D display with a distortion compensator which corrects the geometrical distortions of projected images in real‐time have been developed. The deformation of the displayed 3‐D images was significantly reduced by the distortion compensation, and the displayed 3‐D images had a resolution of 182 (H) × 140 (V) pixels and a viewing angle of 24.5°.     

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。     

一种基于神经网络的畸变图像校正方法

由于摄像机获取的图像存在几何畸变，因此在对图像进行定量分析前，必须校正畸变。针对传统的畸变图像校正方法，其所建立的畸变数学模型，不仅求解畸变参数复杂、计算量大，且存在很大的数值计算误差的问题．提出了一种基于神经网络的畸变图像校正方法。该方法首先运用图像处理技术从一标准模板的畸变图像中提取样本，然后以样本像素坐标作为网络输入来对神经网络进行训练。由于该训练好的神经网络能够实现畸变图像与非畸变图像之间的映射关系，因此能达到校正图像畸变的目的。最后对该校正方法进行了实验，给出并分析了校正实验结果，校正效果令人满意，并已成功地用于焊接机器人视觉系统。     

全极化合成孔径雷达影像地形纠正及其在雪冰制图中的应用

针对合成孔径雷达（SAR）影像由于地形起伏引起的图像畸变问题,文章提出了基于相干矩阵的全极化SAR影像地形纠正算法,并运用于雪冰制图。该方法首先采用距离多普勒模型建立SAR成像几何模型;然后利用全极化Cloude特征分解方法对全极化SAR图像进行融合,将融合后的SAR图像与模拟图像进行配准提高SAR影像几何定位精度;最后利用投影面积归一化和极化方位角移动补偿技术对地形引起的辐射畸变进行纠正。采用中国长江源区南部唐古拉山中段冬克玛底冰川区域的C波段Radarsat-2全极化SAR数据进行验证,配准模拟SAR和原始SAR影像的控制点方位向和距离向的均方根误差（RMSE）分别为7.765和14.586个像素;经过地形纠正后的地物分类精度达80%以上。结果表明：（1）该方法能够有效消除SAR影像中几何和辐射畸变的影响;（2）地形纠正后的SAR数据在雪冰制图中具有可行性。