论CCD相机标定的内,外因素：畸变模型与信噪比

决定ＣＣＤ相机定标的精度不仅取决于成像系统中已存在的各种畸变，同时取决于这些畸变在数据噪声中所占的比例－信噪比，前者称为决定相机标定精度的内在因素，后者称为决定相机标定精度的外在因素。     

摄影测量相机成像模型参数的单图标定方法

为研究热控措施下温度波动引起的相机成像模型参数变化规律问题，提出了一种摄影测量相机成像模型参数的单图标定方法。摆放多张不同位置及姿态的同规格同精度标定板于相机视场内，为相机单图标定提供大量不同深度不同姿态及不同位置的已知空间点阵约束信息，在有限空间内的连续时刻分别采集单张标定场景图像，通过多站位光束平差算法实现连续时刻下相机成像模型参数的标定。实验结果表明，此标定方法的空间点像面反投影误差标准差为0.48μm,标定精度为1/15像素，可为后续变温条件下相机成像模型参数变化规律的探究提供准确的温度与相机参数相对应的数据集。     

一种利用激光跟踪仪标定线阵相机的方法

为提高线阵相机的标定的灵活性和准确度,研究了一种利用激光跟踪仪辅助标定线阵相机的内参数和外方位参数的方法。借助激光跟踪仪测量靶标上的标记点获得靶标的位置和姿态,根据交比不变性质和空间坐标变换计算成像特征点的三维坐标。引入成像畸变模型补偿成像过程中产生的畸变,提高像点位置精度。应用优化算法估计待标定参数的精确解。本文方法解除了对靶标移动方向和距离的严格限制,允许靶标自由移动,既提高了标定工作的便利性又保证了成像特征点三维坐标的精度。标定过程中,使靶标均匀覆盖整个视场空间,能够更准确地反映相机参数。通过计算机仿真和实验验证了标定方法的可行性和稳定性,实验得到成像特征点重投影像点位置偏差均方根为0.21pixel。     

基于畸变偏移矢量的结构光区域标定

针对结构光测量系统直接标定法存在的物像映射模型全局适用性差问题,提出了一种基于畸变模型的分区域标定方法。首先,用张正友平面标定法则估计相机的线性成像投影矩阵。然后,将该矩阵作为初值,通过最小二乘法求解相机的畸变参数。最后,根据畸变偏移矢量分布规律划分出图像子区间并进行标定。在相同场景中的实验结果表明,相比全局直接标定方法,本方法在X方向和Y方向的标定精度分别提升了37.40%和56.20%,在结构光测量领域具有广泛的适用性。     

基于有理函数式镜头畸变模型的摄像机标定

摄像机成像模型是决定视觉测量精度的关键因素之一。随着视觉测量精度的要求越来越高,提高摄像机模型和标定的精度是解决该问题的主要手段。将一种新的有理函数式镜头畸变修正模型引入到摄像机的成像建模中,以更好地修正镜头畸变引起的误差,从而提高摄像机成像模型的精度;并提出一种两步求解以及分步迭代优化的方法精确求解成像模型中各参数,以解决有理函数式畸变模型参数无法直接求解的问题。实验结果表明,基于新畸变修正模型的摄像机成像模型比常规畸变修正模型的标定精度有显著的提高,并且新模型对大误差的控制更有效,从而可整体提高视觉测量的精度。     

光场相机建模与畸变校正改进方法

光场相机作为一种新型的成像系统,可以直接从一次曝光的图像中得到三维信息。为了能够更充分有效地利用光场数据包含的角度和位置信息,完成更加精准的场景深度计算,从而提升光场相机的三维重建的精度,需要实现精确的几何建模,并精确标定其模型参数。该方法从薄透镜模型和小孔成像模型出发,将主透镜建模为薄透镜模型,将微透镜建模为小孔成像模型,结合光场相机双平面模型,将每个提取到的特征点与其在三维空间中的射线建立联系,详细解释了内参矩阵中每个参数的物理意义,以及标定过程中初值确定的过程,并在镜头径向畸变模型的基础上进一步应用了相机镜头的切向畸变模型以及基于射线重投影误差的非线性优化方法,改进了光场相机的标定方法。实验显示,该方法的RMS射线重投影误差为0.332 mm,与经典的Dansereau标定方法相比,进行非线性优化后得到的射线重投影误差精度提升了8%。该方法详细分析的场景点与特定像素索引的推导过程对光场相机的标定具有重要的研究意义,为光场相机光学模型的建立与初始化标定奠定了基础。     

基于Matlab的相机内参和畸变参数优化方法

为了提高相机标定结果的准确度,文中就相机内参和畸变参数的优化方法进行了研究。在建立准确的相机成像及标定模型基础上,根据模型参数估计的具体推导步骤,利用最大似然估计法对得到的参数进行结果优化,然后通过修改镜头畸变模型重新计算参数得到最终结果。实验证明,应用文中提出的流程求解相机内参和畸变参数,简单快速、准确度高且实用性强。     

基于平行光管的CCD相机标定新方法

阐述了一种由二维精密转台、平行光管和CCD相机构成的光学实验室相机标定的方法.首先通过Hough变换和最小二乘模板匹配方法得到平行光管十字丝钣孔在CCD相机焦平面上的成像交叉点的位置,然后根据相机畸变模型,由最小二乘回归解算出内方位元素和畸变参数,实验证明该方法标定结果满足空三处理和测图精度的要求.     

基于图像的模拟相机标定方法的研究

从光学测量角度出发,结合计算机主动视觉中的相机标定方法及数字图像处理技术,提出了一种CCD摄像系统畸变校正方法.该法通过使用经纬仪,不需相机做任何运动就能实现全过程的标定.该方法在摄像机模型中全面考虑了镜头的径向畸变,利用图像中心附近点畸变量较小的性质,用中心附近点和全场视点对摄像机内部参数和像差修正参数进行标定,最后由最小二乘法得到摄像系统畸变模型的畸变系数,解决了CCD摄像系统的畸变校正问题.与传统的相机标定不同,畸变校正中仅标定数字图像中像素间距和相机焦距.该法运用了亚像素细分算法,提高了测试系统的精度,是一种简单、有效、实用的标定法.     

傅氏级数和多项式结合的图像灰度建模及位移测量

利用图像传感器的成像灰度实现位移测量,需要在位移过程中用相机对靶标进行成像,进而建立位移值与成像灰度值之间的映射关系,即成像灰度模型,该方法的测量精度取决于成像灰度模型与灰度噪声水平。实际测量过程中,光照不均匀、靶标制造误差、相机成像系统畸变等外部误差源以及内部不同图像传感器单元之间成像特性的差异性均会使成像灰度模型偏离理想情况,从而影响测量结果。为了进一步提高测量精度,所提方法考虑了上述的非线性因素带来的建模误差,采用Fourier级数与高阶多项式结合构造成像灰度模型类,提高模型的泛化逼近能力进而提高建模精度,校正上述误差源导致的灰度畸变。在此基础上,采用基于位移连续性原理的顺序求解法解算位移,实验结果显示,使用该改进模型在10.46 mm行程下的位移测量误差标准差由校正前的56.4 μm降低至1.5 μm。     

利用软解调序列的LDPC码闭集识别方法

为实现对包括低密度奇偶校验(LDPC)码在内的一系列"稀疏几何编码"的识别,基于软解调序列,设计和实现了一种闭集集合应用背景下的识别方法。以校验约束关系作为切入点,首先回顾了基于硬解调序列的传统识别策略;接着分析和推导了软解调序列所应满足的校验约束形式;通过引入后验校验对数似然比(CLLR)这一统计量,最终设计了相应识别算法。在事先给定先验编码集合的闭集应用模式下,仿真结果显示,算法明显占优,识别增益在低信噪比环境下可达2~6 d B。     

一种KLT优化模式下的图像隐写术

针对现有信息安全领域隐写技术存在的感知失真过大和图像源压缩率高造成误差率也高的问题,设计了一种基于KLT(Karhunen-Loeve Transform)优化的图像隐写术。该方法引入KLT算法压缩图像数据,用最低有效位代替加密数据,加上原始像素矩阵获得有效的图像信息。实验结果表明,该方法相比常用的算法在容量上有所提高,信噪比较高,提取到的图像数据失真较小。     

Unequal error protection of PCM signals by self-orthogonalconvolutional codes

In the PCM (pulse-code modulation) transmission system discussed, the influence of bit errors on the demodulated signal-to-noise ratio differs in the erroneous bit position. The demodulated signal-to-noise ratio can be improved when the PCM signals are protected so that the decoded bit error rate in more important bit position may be lower. Assigning a different number of orthogonal check sums to each information bit of self-orthogonal convolutional code provides a different error protection capability to each information bit. The author presents an unequal error protection self-orthogonal convolutional code with different error protection capability for each information bit, and discusses the condition that makes the demodulated signal-to-noise ratio of PCM signals maximum     

Deep learning-based symbol detection algorithm in IMDD-OOFDM system

In the current research on intensity-modulation and direct-detection optical orthogonal frequency division multiplexing(IMDD-OOFDM) system, effective channel compensation is a key factor to improve system performance. In order to improve the efficiency of channel compensation, a deep learning-based symbol detection algorithm is proposed in this paper for IMDD-OOFDM system. Firstly, a high-speed data streams symbol synchronization algorithm based on a training sequence is used to ensure accurate ...     

Sea Ice Deformation State From Synthetic Aperture Radar Imagery—Part II: Effects of Spatial Resolution and Noise Level

C- and L-band airborne synthetic aperture radar (SAR) imagery acquired at like- and cross-polarizations over sea ice under winter conditions is examined with the objective to study the discrimination between level ice and ice deformation features. High-resolution low-noise data were analyzed in the first paper. In this second paper, the main topics are the effects of spatial resolution and signal-to-noise ratio. Airborne high-resolution SAR scenes are used to generate a sequence of images with increasingly coarser spatial resolution from 5 to 25 m, keeping the number of looks constant. The signal-to-noise ratio is varied between typical noise levels for airborne imagery and satellite data. Areal fraction of deformed ice and average deformation distance are determined for each image product. At L-band, the retrieved values of the areal fraction get larger as the image resolution is degraded. The areal fraction at C-band remains constant. The retrieved average distance between deformation features increases both at C- and L-bands as the image resolution gets coarser. The influence of noise becomes noticeable if its level is equal or larger than the average intensity backscattered from the level ice. The retrieval of deformation parameters using simulated images that resemble ERS-2 SAR, Envisat ASAR, and ALOS PALSAR data products is discussed. Basic differences between real and simulated ERS-2 SAR images are analyzed.      

带失真补偿的抖动调制水印算法中的补偿因子研究

带失真补偿的抖动调制水印算法是一种可以获得大容量的量化水印算法,它以量化失真作为补偿来提高抖动调制水印算法的性能,而其中补偿因子是影响该算法性能的关键因素之一.本文从量化水印算法中最小距离解码器的工作原理出发,提出了衡量带失真补偿的抖动调制水印算法鲁棒性的一般模型;在此基础上,应用率失真理论采用高斯信道来模拟有损压缩信道,得到了在有损压缩下使得误码率最低时,选择补偿因子的方法.理论结果表明有损压缩的强度越大时,应该选择的补偿因子越小.实验结果证明了理论结果的正确性.     

CCSDS标准下LDPC码的编译码算法研究

低密度奇偶校验（Low Density Parity Check,LDPC）码的译码算法在FPGA实现时常采用整数量化操作,产生误差引起译码性能降低.引入归一化最小和（Normalized Minimum Sum,NMS）译码算法,在校验点信息数据量化的基础上乘以一个取值区间为（0,1）的改进因子减小误差.通过研究改进因子的合理取值,提出了一种随迭代次数取不同改进因子改善量化结果的新量化方法.研究对象为空间数据咨询委员会（The Consultative Committee for Space Data Systems,CCSDS）标准中近地空间应用的（8176,7154）LDPC码,在MATLAB上设计编译码算法程序并完成仿真.仿真结果表明改进量化方法完成译码所需的迭代次数更少,提高了译码性能.通过分析不同信噪比下迭代次数的变化,发现在较高噪声干扰下优势更明显.     

改进的阈值函数去噪算法

针对软、硬阈值函数存在的恒定偏差以及在小波系数较小时置零的问题,提出了改进的阈值函数去噪算法。该算法在继承了软阈值函数优点的基础上,利用指数函数改进阈值函数。实验表明,改进的算法降噪后的语音信噪比显著提高、降噪效果明显、信号波形更加平滑、且失真度小。     

基于改进贝叶斯非负Tikhonov正则化方法的同轴电缆信号传输畸变补偿研究

随着信号频率、带宽及传输距离的增大,信号在同轴电缆传输过程中的畸变问题变得越来越严重。特别地,如果同轴电缆在使用过程中还意外地遭受了挤压、拉伸或折叠,信号畸变问题将会变得更加严重。该文基于贝叶斯推理的非负Tikhonov正则化方法,提出一种改进的信号补偿方法。该方法可有效规避逆分析中的病态矩阵问题,利用同轴电缆的冲击响应函数,并结合输出端口的测量信号,即可实现输入信号的重构。并以长度15 m的受挤压同轴电缆为对象,采用此方法对3种不同样式的脉冲信号(双指数脉冲信号、调制方波信号、双极脉冲信号)进行了传输畸变补偿。结果表明:该方法均能实现优异的补偿效果,补偿后信号与输入信号间偏差远远低于传统的衰减补偿法。并且,该方法具有较强的鲁棒性,当信噪比大于30 dB时,即可保持好的稳定性。     

基于子空间跟踪的宽带短波探测低失真窄带干扰抑制算法

短波信道中窄带干扰分布密集,导致宽带短波探测系统接收信噪比恶化。针对传统子空间跟踪干扰抑制后信号失真较大而严重影响电离层信道参数精确提取的问题,论文基于自适应子空间跟踪提出了一种新颖的双子空间频谱标识算法,在抑制干扰的同时有效减小了信号失真。该算法利用基带探测信号频谱对称特性,通过干扰子空间标识得到非对称干扰频带内的有用信号;且使用信号子空间标识将干扰频带与信号频带有效分离实现干扰抑制。仿真分析与实测数据处理效果表明,双子空间频谱标识算法较大程度地保持了接收信号的原始状态,处理后数据较传统算法可以获得更高的相关后信噪比,大增加了探测信号的捕获概率,对于短波电离层信道探测具有特殊的重要意义。