生产中理解数码航空相机ADS40原理

三线阵数码航空相机ADS40代表了新型数码航空相机的一个发展方向,采用推扫式成像的方式,配备POS系统直接获取摄影时刻的相机姿态,经过平差后得到扫描线外方位元素。介绍了三线阵传感器推扫成像原理,探讨了ADS40相机摄影测量的作业流程。     

基于因子图的无人喷雾机多源融合定位

针对果林环境GPS信号容易丢失,造成农机位姿估计误差较大的问题,提出了一种基于因子图的喷雾机多源融合定位方法.采用集成彩色和深度相机与IMU的RealSense D435i传感器,感知无人喷雾机周围环境信息.通过改进的自适应阈值均匀Harris角点提取方法,利用金字塔LK光流算法跟踪匹配角点,使用迭代最近点算法估计相机运动,最终采用因子图优化算法迭代优化位姿估计误差.试验在林间道路进行,改进的方法与惯性组合导航相比,在GPS信号丢失时可以有效地实时估计喷雾机位姿,试验测试距离总共112.39 m,多传感器融合后的位姿更新频率约为50 Hz.结果表明:喷雾机定位均方根误差减少了0.816 m,最大误差减少了4.613 m,姿态角度估计最大误差减少了2.713°.     

推扫式TD I-CCD相机成像补偿分析

在介绍TDI-CCD工作原理的基础上,分析了TDI-CCD相机在推扫成像过程中速度同步精度对相机成像质量的影响,给出了速度同步控制的方法;提出利用稳定平台减少载机姿态变化对成像质量的影响。     

一种改进的Harris-RANSAC长焦相机标定算法

长焦相机采集近距离棋盘格图像时易出现相机离焦现象，导致棋盘格图像产生散焦模糊，极大地增加了相机标定的难度，同时传统的Harris角点检测算法对散焦模糊的棋盘格图像进行角点检测的结果即使经过非极大值抑制处理也仍然存在大量冗余角点.针对上述问题，基于随机抽样一致(random sample consensus, RANSAC)算法提出一种改进的Harris-RANSAC长焦相机标定算法.首先，引入感兴趣区域将Harris角点检测的区域缩小到棋盘格区域以避免背景干扰；其次，采用随机抽样一致算法替代传统的非极大值抑制方法剔除冗余角点；最后，针对模糊棋盘格图像的特性构造新的响应函数，进行亚像素级角点定位，从而得到精确的角点坐标.结果表明，改进的Harris-RANSAC算法对模糊棋盘格图像进行角点检测时耗时短且精度较高，角点检测的反投影误差仅为0.432像素.     

电容成像图像重建算法原理及评价

对现有的电容成像图像重建算法进行了综述并介绍了其原理,其中包括线性反投影法(LBP)、基于奇异值分解(SVD)的直接算法、Tikhonov正则化方法、Newton-Raphson算法、最速下降法、Landweber迭代算法、代数重建技术(ART)、同步迭代重建技术(SIRT)和基于模型的重建算法。在此基础上使用仿真和实验数据对目前主要使用的线性反投影法、基于奇异值分解的直接方法、Tikhonov正则化方法、Tikhonov迭代、投影Landweber迭代等进行了评价。对它们从电容值误差、图像误差、相关系数和耗用时间几个角度进行了比较,并对今后电容成像图像重建算法的发展方向提出了一些看法。     

一种Kannala模型的鱼眼相机标定方法优化

针对鱼眼相机自身大视场、超短焦距等特点,使传统的基于小孔成像模型的相机标定算法无法实现其标定这一问题,提出了一种基于传统Kannala模型的鱼眼相机标定优化方法。首先研究了鱼眼相机的相机成像模型和畸变类型,并在传统Kannala模型基础上,建立分段多项式逼近模型实现原模型优化。其次根据传统Kannala模型和优化模型分别获得相机内参数和畸变系数,并通过内参数和畸变系数获得畸变校正图像。最后对得到的畸变校正图像利用反投影误差和多视图立体视觉三维重建分别定量和定性分析算法的优越性。相机检校反投影误差分析及三维重建可视化效果证明了所给优化模型相机标定的有效性。     

一种基于标记点的近景摄影测量系统

给出了一种基于标记点的鲁棒三维重建摄影测量系统;采用编码点和非编码点等标记点方式.为了减少不同图像间误匹配的概率,采用一种新的基于编码点的匹配方法,不同图像间非编码点的匹配从编码点开始,并通过相似性准则、模糊度准则和距离误差准则来剔除误匹配,可获得非常高的正确匹配率.采用一种新的基于标记点的加权迭代特征算法,用编码点恢复相机的投影矩阵,从而可以确定相机的外部姿态参数;用非编码点恢复3D坐标.与已有的加权迭代特征算法比较,该算法避免了所有点参与计算相机的投影矩阵,运算速度更快.由于采用标记点的亚像素定位方法,提高了3D重建精度.实验结果表明,在3D重建方面,该系统是强壮和精确的.     

改进型离线迭代在线重构算法的电容层析成像技术研究

针对电容层析成像技术的逆问题中图像重构精度与速度的矛盾性,以12电极电容层析成像系统为对象,提出了一个改进型离线迭代在线重构(OIOR)算法。改进型OIOR算法是针对OIOR算法成像精度不高的问题加入了迭代滤波过程,既保证了成像速度,同时也提高了成像精度。以仿真电容值和实测电容值进行了图像重构的实验验证,从成像效果、相对误差、相关系数以及重构时间这4个方面对此算法进行了分析评估。仿真及实验结果表明:改进型OIOR算法通过迭代滤波100次即可在20ms内有效提高传统OIOR算法重构图像的精度,使其相对误差降低约20%;与传统迭代法相比,在获得相同精度图像的条件下,其重构时间约为传统迭代算法的1/10。     

基于光流法的运动目标检测与跟踪算法

选用Harris角点作为跟踪对象,将尺度空间引入角点检测,提取特征尺度上的Harris角点,并进行曲率非极大值抑制,滤除"伪角点",提高角点检测对尺度变化的抗扰能力.跟踪算法选用结合图像金字塔的光流法,迭代计算光流,并提出基于光流误差的跟踪算法,即用不同时间流的运动轨迹在同一帧图像的误差来衡量运动跟踪情况,避免跟踪点因被遮挡、消失或者纹理特征发生变化而导致跟踪失败.通过对不同视频图像进行检测的结果证明基于改进的角点提取和图像金字塔的光流法具有良好的跟踪效果,引入光流误差可以有效地滤除跟踪失败的特征点,准确估计运动目标的位置.     

多相机图像拼接算法的改进

为了加快图像拼接中特征检测的速率,避免图像中非重合区域对特征检测点与匹配的干扰,通过重合区域预估计算和图像的掩模处理的方法,研究了只针对重合区域的改进检测算法。为了降低由于多图拼接造成的累积误差,通过使用中间图像为基准的多图拼接的思路,研究了改进多图拼接算法并定义了平移矩阵并给出了平移量的计算公式。为了使融合效果更好,通过传统的加权线性融合算法,研究了分区域加权线性融合。结果表明:加快了特征检测速率,降低了特征点之间的误匹配率,优化了由于多图拼接带来的累积误差,提高了图像融合品质。可见上述提到的对多相机图像拼接的系列算法的改进在效果、速率上都有所改进。     

基于改进ICP算法和CAD模型库的单目视觉位姿测量

针对单目视觉条件下测量三维物体的位姿问题,提出一种基于改进迭代最近点(iterative closest point, ICP)算法和CAD(computer aided design)模型库的单目相机位姿测量方法.首先,利用OpenGL绘制物体几何模型,基于一系列虚拟观察点得到物体在虚拟相机下的投影图,提取边缘点集构成模板库;然后,通过改进的Hausdorff距离将待处理图像的边缘点集与模板库的点集模型进行匹配,得到粗略位姿,再在此基础上采用改进的ICP算法对待测图像的边缘点集与物体三维边缘点集进行迭代优化得到精确的位姿参数.实验结果表明,该方法求得的位姿参数误差较小,进而验证了所提方法的有效性.     

一种基于RANSAC的柱面图像配准算法

提出了一种基于RANSAC的柱面图像配准算法.首先采用NCC算法对检测出来的Harris角点进行粗匹配,然后采用两次改进的RANSAC算法删除误配,提高正确匹配角点的数量,最后对仿射变换模型参数进行Levenberg-Marquardt非线性优化以进一步降低图像的配准误差.实验结果表明:通过一次改进RANSAC去错配后角点有效匹配率达到约99.2%,通过二次改进RANSAC去错配后角点有效匹配率达到约99.6%,与现有算法相比,在同等条件下获得了更高的匹配有效率.     

一种改进的磁共振并行成像k空间数据采集算法

为进一步缩短磁共振成像时间,改善图像质量,提出了一种改进的有限脉冲响应(FIR)GRAPPA算法.与传统的权重固定的FIR GRAPPA算法模型相比,该算法考虑了相位方向的变化,包含更多的k空间数据且更符合并行成像数据拟合的物理过程.为验证该算法的有效性,对人体心脏和大脑图像的原始数据分别进行仿真实验,得到了在较大加速因子下的重建图像及均方误差.与传统的GRAPPA算法及其他改进的GRAPPA算法进行比较,结果发现,利用改进算法重建的图像更清晰,均方误差更小.因此,本文提出的改进GRAPPA算法有效可行.     

一种CG加权新算法

为更好的确定混凝土中缺陷的位置、大小等参数,采用IART算法的加权方式,对CG算法提出一种新的加权方法,特点是权重加在成像单元上而不是方程上。给出弯曲射线层析成像迭代过程中权重和迭代初始值的选择方式。模拟仿真和混凝土实例证明了改进算法能够在一定程度上提高曲线层析成像的计算精度和图像重建质量。     

基于分割Bregman迭代的内-外置电极电容层析成像

针对电容层析成像(electrical capacitance tomography,ECT)逆问题的病态性和不适定性,提出了一种基于分割布雷格曼迭代(split Bregman iteration,SBI)的图像重构算法。在目标函数中引入基于参考图像的正则化、低阶约束和空间约束,从而提高成像质量和空间分辨率。对内-外置电极的ECT敏感场内环形区域进行图像重建。仿真结果表明:与Tlkhonov正则化算法和Landweber迭代算法相比,基于布雷格曼迭代的图像重建算法具有较好的空间分辨率,图像误差降低至0. 162 1,图像相关系数提升至0. 874 4,图像重建的精度和质量较高,说明了该算法在ECT图像重建领域的可行性和有效性。     

光纤陀螺捷联惯组姿态算法改进研究

采用陀螺角增量信号来进行设计的传统的捷联姿态算法,应用于输出为角速率的干涉型光纤陀螺构成的捷联姿态系统时,不仅在精度上存在局限,而且还由于通过角速率提取角增量而带来更大误差。为此,提出了一种仅以角速率为输入信号,双回路迭代新算法,并在典型圆锥运动条件下以算法漂移误差最小为优化准则,推导了新算法相应的圆锥补偿系数方程和算法误差表达式。仿真结果表明,所设计的改进新算法相比于同角速率抽样值的常规角速率输入的圆锥补偿算法精度显著提高。新算法的提出为光纤陀螺捷联惯组圆锥误差补偿提供了一种新的思路。     

基于惯导系统的多接收子阵SAS运动补偿

建立了利用惯导系统解算运动误差的通用模型,提出了在非停走停模式下的多接收子阵合成孔径声呐逐点运动补偿算法,解决了惯导系统数据与SAS数据融合问题.通过仿真分析了进动误差、侧摆与升沉误差和角度误差三类运动误差对成像质量的影响.对海试试验数据的成像处理表明:采用本文算法可有效改善成像质量,从而验证了提出的运动误差解算方法与运动补偿算法的有效性.     

水下相机标定算法研究

光线在水下成像过程中经过水、玻璃和空气3种折射率不同的介质而发生折射现象。在这种情况下,利用简单针孔成像模型表征水下成像将产生非线性误差。针对这一问题,本文在分析多介质环境中光线的折射效应的基础上建立水下相机模型,并基于该成像模型提出一种水下相机标定算法。在实验室条件下完成水下双目相机的标定工作并与同类标定算法进行比较。实验对比结果显示,基于水下成像模型提出的相机标定算法能够有效的修正折射效应对水下图像产生的畸变影响,更加准确的表征水下成像过程。     

自适应迭代维纳滤波算法

针对经典维纳滤波去除图像高斯噪声后不能很好保持图像边缘和平滑性的问题,提出一种自适应迭代维纳滤波算法。首先,依靠像素灰度值的二阶差分分量估计图像的噪声方差;然后,以3×3大小的模板为起始模板,对图像进行迭代滤波且每次迭代都增加模板大小;最后,每次滤波前后所有像素灰度值变化大小的均值是否小于阈值为停止迭代的判断条件,判断条件成立结束滤波。不同改进算法的实验结果对比,该改进算法不仅保持较高图像峰值信噪比而且在时间复杂度上要小于小波域维纳滤波器,并且在保持图像边缘和平滑效果方面要较好于小波域维纳滤波。     

基于子图像偏差纠正的迭代混合算法

为了提高水印系统的鲁棒性,通过理论分析和实验研究了现有迭代混合算法中混合次数的有限性和鲁棒性问题,指出弱鲁棒性的主要原因在于对误差的累积放大.进而提出了基于子图像间偏差纠正的迭代混合算法.该算法通过修正混合图像的改变来降低攻击带来的影响,同时将水印在密钥控制下进行多份嵌入.新算法的优点为:对于强相关性的攻击的抵御能力强,特别是对于区域性局部攻击,该算法可完全消除攻击对提取水印的影响.结果表明,文中所提出的的改进算法是正确的,其鲁棒性优于原迭代混合算法.