采用图像直方图特征函数的高速相机自动曝光方法

提出一种采用图像直方图特征(Histogram Feature,HF)函数的自动曝光方法,用于在背景光照快速、大范围变化的情况下对高速相机进行自动曝光控制。首先,采用多点测光对获取的图像进行兴趣区域(Region of Interests,ROIs)提取,以降低系统测光的计算量。然后,通过计算兴趣区域的HF函数选取大步长对曝光时间进行粗调。最后,通过模糊逻辑计算出曝光时间的精调步长并运用阈值限制实现变步长搜索最佳曝光时间,提高高速相机自动曝光的准确性及稳定性。实验结果表明:本文方法可以在2ms内完成一帧图像的亮度测量并对曝光时间进行调整,相较于基于平均亮度值的传统自动曝光方法,在0~110ms内,光源光照强度从760~23 100lux反复变化时,本文方法获得的图像信息熵比平均亮度值法的信息熵均值提高48.38%,方差降低62.13%,可以提供更好与更稳定的图片细节信息,为后续的自动调焦、图像识别以及目标跟踪提供参考。     

天问一号高分相机CMOS曝光参数设计与卷帘校正

为获取高信噪比、明暗度适宜的火表图像,对天问一号火星高分相机CMOS探测器曝光参数开展了详细设计,并对卷帘效应畸变进行了量化分析与校正.首先建立了CMOS探测器光电响应模型,对比了曝光参数中曝光时间与PGA增益对成像信噪比的影响,确定曝光时间为优先调节参量.在分析曝光时间约束条件、明确靶面辐照度计算方法后,给出了不同火...     

一种帘幕式快门曝光精度分析

为了确定帘幕式快门各尺寸参数曝光精度的关系,推出曝光精度的数学模型。分析了影响快门曝光时间精度的主要因素,用误差合成法对快门曝光时间进行了精度分析,为设计提供了依据。首先,结合帘幕式快门的工作原理及快门的曝光时间表达式建立了曝光精度的数学模型。然后,对曝光时间表达式中的各个参数的误差进行了分析,应用误差合成法对各个参数误差对曝光时间的影响程度做了分析计算。最后,对现有航空相机中应用的快门进行了精度的分析计算。实验表明：曝光时间精度随着帘缝宽度的增加而提高,现有航空相机的快门的曝光时间最低精度为曝光时间的6.4％,高于理论计算精度8.59％。在1/1000s－1/100s范围内快门的有效曝光时间与帘缝宽度成正比,帘缝宽度对曝光精度的影响是帘缝速度对曝光精度影响的3.6倍,快门曝光时间的精度随着帘缝宽度的增加而提高。     

基于结构光技术的高光表面三维测量方法

分析了结构光技术对高光表面无法完整测量的原因,提出一种双目多次曝光测量和投影仪-摄像机单目测量相结合的三维测量方法。双目结构光系统中的两个相机采用不同的曝光时间采集一系列光栅条纹,并从每次曝光中选择高质量像素解相。将每次曝光的选择结果拼合成一张完整的相位图,并通过三角原理法计算三维坐标。双目结构只对左右相机可视区域测量,投影仪-摄像机单目测量避免了由于某个单摄像机视线存在高光或遮挡等原因引起的三维测量数据缺失问题,有效提高了测量结果的完整性。实验表明,上述方法测量高光表面具有良好的效果,系统测量精度可达0.06mm。     

基于DM6446的数字X光机自动曝光控制系统设计和实现

X射线摄影为诊断提供了有力依据,但对病人造成辐射伤害,所以曝光剂量的控制尤为重要,自动曝光控制可以采用较小的曝光剂量得到符合诊断要求的图像。本文基于双核TMS320DM6446达芬奇嵌入式平台,设计了数字X光机自动曝光控制系统,通过预曝光图像分割、提取ROI特征参数,采用多ROI自适应调整多曝光参数。并且对算法代码进行优化和x DM封装,使其易于移植并且满足实时要求。通过DM6446平台运行和Matlab仿真模拟表明,该方法能够从较模糊的预曝光图像中提取出ROI,自适应调整曝光参数,曝光成像质量高且降低了曝光剂量,提高了数字X光机曝光准确性和曝光效率。     

基于Sigmoid函数拟合的多曝光图像直接融合算法

同一场景不同曝光的图像序列,常出现曝光不足或曝光过度的区域,造成高亮或阴暗处的细节损失。针对这一问题,提出了基于Sigmoid函数拟合的多曝光图像直接融合算法。该算法从同一场景不同曝光的LDR图像序列中提取每个像素位置亮度信息,利用视觉适应的S形曲线,建立亮度序列曲线的数学模型,给出像素最佳成像亮度值判别方法,避免了HDR图像重建和色调映射的复杂计算,快速合成直接在常规设备上显示的HDR图像。实验结果表明,该方法具有更高的计算效率,极大程度地保留了图像细节,并对运动目标和相机微小移动的影响具有良好的鲁棒性。     

钢轨磨损视觉测量的轮廓精确快速提取

为保证钢轨磨损动态视觉测量的高精度,综合图像获取和图像处理技术,实现了清晰光条图像获取和光条中心点亚像素坐标精确提取。根据光条与背景环境亮度的高对比度,提出一种依据光条亮度的相机自动曝光法,用于获取清晰的光条图像;分析图像光条法线方向的亮度衰变特征,采用动态阈值分割法初步提取光条,滤除图像背景的同时保留光条法线方向的亮度衰减信息;根据图像过度曝光信息确定光条中心点像素大致位置,再对分割的光条图像相对应像素位置点计算Hessian矩阵,获取光条中心点的亚像素坐标。采用MFC编写应用程序进行试验,在不同光照环境和背景物的干扰下,该方法可精确地提取光条中心,与经典Steger算法相比提取精度偏差为0.05pixel,运算时间节约40%。试验结果验证了该方法稳定性好,有较强的抗干扰能力,较好地满足钢轨磨损测量的现场要求。     

天问一号高分相机火表复杂照度下自动调光成像电路设计

航天相机的成像质量是获取遥感数据的关键,航天相机设计中调光是影响相机的成像质量的重要参数,自动调光是预先获取目标场景的信息,根据信息确定调光参数,避免过度曝光或曝光不足带来的图像信息损失.我国首次火星探测任务天问一号高分相机,针对火表复杂照度,为获取高质量图像数据,提出了基于TDI CCD推扫成像与CMOS凝视成像自动...     

真空热环境下结构热变形试验方法研究

航天器空间结构的尺寸稳定性直接关系到航天器有效载荷和平台的在轨运行性能。为改进空间结构在轨环境下的尺寸变形测量与验证方法,开展了地面模拟在轨真空热环境下的结构热变形试验方法研究。在对国内外相关试验方法与测量系统典型案例分析的基础上,基于工业摄影测量原理提出了单相机+多摄站测量方式的试验方案,并研制了相机保护系统和相机二维运动机构,相机在真空热环境下通过运动机构的弧形导轨可以在一个弧面内二维运动进行不同角度图像拍摄,用来满足多摄站的测量需求;随后针对真空热环境下测量,分析了相机保护系统的光学窗口对测量相机标定结果的影响,通过仿真与试验验证了相机拍摄景深、圆形标志点对比度和比例因子对测量精度的影响,并提出了采集多曝光图像处理方法,从不同曝光下拍摄的圆形标志点图像中优选最佳的圆心提取和识别结果进行融合计算,来保证获取较好的对比度和亮度图像。最后结合典型试验件对提出的真空热环境下结构热变形测量方法进行了试验验证,试验结果达到0. 043 mm的测量精度,表明该方法可以有效满足未来航天器空间结构热变形的测量需要。     

DR/CT成像系统的曝光参数建模及快速优化方法

针对工业DR/CT成像系统中曝光参数难以快速优化确定的问题,提出了一种简便的曝光参数优化方法.首先根据射线成像的辐射量及探测器输出曲线的特性,推导了曝光参数模型的表达式,然后选用对比度和信噪比来表征DR/CT图像的质量,分析了曝光参数与图像质量的关系,给出了曝光参数优化的目标函数,进而确定了曝光参数优化的3个准则.实验中针对具体成像系统建立了曝光参数模型,实现了曝光优化参数的快速获取,显著提高了成像质量和检测效率.     

绕光轴旋转拍摄LCD上平面靶标实现相机标定

针对在相机标定过程中传统的图像拍摄方法需要拍摄很多幅图像的问题,本文采用绕相机光轴旋转拍摄LCD屏幕上的平面靶标的方法,以利用少量图像获取较高的标定精度.通过对显示在LCD屏幕上的一个具有不同大小圆形特征点的标定表绕相机光轴旋转拍摄几幅图像,利用亚像素边缘轮廓检测算法检测图像中的轮廓,采用最小二乘椭圆拟合方法得到亚像素椭圆中心坐标,在Zhang的算法的基础上考虑切向畸变系数进行相机参数的计算,计算过程中对所求参数进行非线性优化.本方法利用LCD屏幕存在可视角度这一特性以及极高的几何精度和纯平面性的优点,与以往的拍摄标定方法相比较,本方法所需要图像幅数少,仅需3幅图像就可实现标定并得到较高的标定精度.实验表明,重投影平均误差在0.04个像素左右.证明了该标定方法的可行性和高的标定精度.     

An automatic optical inspection system for inspection of CMOS compact camera module assembly

This paper presents the development of an automatic inspection system to check lens focus status and white balance level and to inspect defects including black and white defect, dim defect, color defect, and line defects in manufacturing process of compact camera module. To check the imaging status and inspect the defects of compact camera module, a unique image capturing system is developed to get image data from CMOS sensor at high speed. It has a complex programmable logic device, and the camera link and the frame grabber is used to transfer and store images to PC. Several kinds of unique image charts are designed to inspect the various types of defects in compact camera module, and they are implemented and displayed on the LCD monitor directly to reduce handling and exchanging time of inspection charts during test procedures. Various image processing algorithms are developed to analyze the captured image from each test chart and to find and verify the defects of camera modules. The experimental results show that the proposed system is able to reliably inspect various types of defects with high precision and high speed in real manufacturing condition.     

电晕探测系统中JPEG截图文件系统的设计

针对检测及定位紫外电晕的问题,介绍了利用TMS320DM642高速DSP芯片设计的一种紫外电晕探测系统。该系统采用可见光和紫外光两台相机在同一视场采集图像,在LCD上实时显示两路信号经处理后的叠加图像,便于在观测电晕的同时确定电晕产生的部位。用户可将感兴趣的画面截获后压缩成JPEG图像存储到系统内部的FLASH中,并可以在LCD上浏览这些画面或通过USB接口将它们下载到PC机中。设计了一种用于存放截图的JPEG图像文件系统,给出了文件系统的原理框架,讨论了利用RF5参考框架实现JPEG编解码算法的方法,详细设计和实现了文件系统的存储空间组织、目录区结构和初始化、读写等基本操作。经测试,对分辨率为720×576的图像进行JPEG编、解码的平均时间分别为10.5 ms和9.6 ms;耗时较多的截图保存操作所需时间约为4~6 s;文件系统可以存放约70个图像。     

基于LCD和改进棋盘格模板的摄像机标定

为了克服传统棋盘格模板标定点检测算法对于遮挡、视角、照明和畸变的局限性,提出一种利用基准点标记代替传统棋盘格黑白方块的改进模板,同时提出模板标定点的相应全自动识别算法.为了提高标定模板的质量,标定模板通过LCD(liquid crystal display)显示.因为LCD具有极高的几何精度和纯平面性,从而提高标定精度.传统摄像机标定同时计算针孔模型和透镜畸变模型,从而2种模型耦合在一起,所得到的标定结果仅对训练数据是有效的,而算法对于新数据的标定误差增加.为了克服2种模型的耦合,提出一种分离地标定2种模型的方法.算法利用模板的射影不变量约束,即交比和直线的射影为直线,求解带有畸变的标定点的校正的坐标,然后线性地求解2种模型.实验结果表明算法稳定且精度高.     

LCD ITO自动检测系统设计

介绍了在LCD生产中ITO工艺的自动检测系统的设计,系统采用机器视觉技术,通过特殊光学设计和线阵相机以获取清晰图像,再通过图像处理软件对ITO各类缺陷进行自动检测,最后输出检测结果.     

多通道数字化快门速度测试仪的设计与实现

多通道数字化快门速度测试仪主要应用于幕帘式相机快门有效曝光时间的测试。在像面上的不同点设置多组光电接收器,将像面接收到的光信号转换为电信号。高速数据采集系统利用DMA方式按时序对各接收器的曝光信号进行实时瞬态数据采集。采集数据经计算软件处理,得到各点处的快门有效曝光时间。利用软件解决了瞬态信号与实时采集同步的问题。测试系统简单可靠、测试结果显示直观。     

基于MCS-51单片机的液晶显示设计

随着液晶显示智能化、自动化的迅猛发展,液晶显示器现已广泛应用于电子表、数码相机、工业控制计算机等领域。以AT89C51单片机为核心,构建了一个液晶数字显示系统,可实现图像及文本在AMPIRE128X64液晶显示器上的可靠显示。硬件部分包括单片机最小系统、存储器的扩展及液晶显示界面三大部分,软件部分的所有控制功能采用C语言实现。基于单片机的液晶显示器件具有成本低、速度快、易于操控与维修等优点。实验证明,所设计的显示模块能快速可靠地实现人机界面交互功能,具有较高的实用价值。     

用构造光系统实现3-D形貌测量的研究

介绍了一个用构造空间二进制编码进行非接触３Ｄ形貌测量的系统。它以一台ＬＣＤ投影仪为硬件基础,用８幅条纹投影图案对被测物体表面进行空间编码。用ＣＣＤ摄像机获取物体编码信息,用基于单一像素的三角法原理从摄像机图像中获取三维形貌数据。指出了二进制编码图案生成软件及其生成的条纹图案的特点。为了提高３Ｄ形貌测量的精度,分析了由摄像机和投影仪镜头造成的误差,建立了它们的透镜误差矫正公式,并取得了良好的实验结果。     

液晶显示16*8点阵字符的一种实用方法

在采用点阵式液晶显示器的单片机系统中,一般用文本方式显示字符,用图形方式显示汉字。在汉字和字符混合显示时,存在两者显示高度不一致的问题。本文介绍一种利用Ｔ６９６３Ｃ液晶控制器的屏读指令,实现字符与汉字等高度显示的方法。其优点是能充分利用系统内部ＣＧＲＯＭ资源,同时节省显示字库的存贮空间。     

Shape error measurement using ray-tracing and fringe scanning methods: projection of grating displayed on a liquid crystal panel

We present an improved Hartmann test, which has high spatial resolution with respect to the measuring points, for measuring projection mirrors. In the method, grid lines with a sinusoidal transmittance distribution are displayed on a liquid crystal panel and illuminated with a collimated laser beam. The beam transmitted through the liquid crystal panel reflects off the mirror surface being tested and reaches a screen. A charge-coupled device camera detects the projected images, which contain information about the inclination of the surface being tested. Any error in the shape of the mirror surface is identified by integrating the inclination. To increase the spatial resolution, the fringe scanning method is performed by shifting the grid lines on the liquid crystal panel. The grid lines are optimized for the shape of the mirror being tested. Because the grid lines are displayed by an electrical method, the shifting operation is easy and rapid, and furthermore, the displacement can be done precisely. The shape error of an off-axis parabolic mirror made of plastic is measured by the proposed method.