偏振探测系统的摄像机标定与图像畸变校正研究

偏振探测在许多相关领域的应用日益广泛,探测系统的标定及校准是精确提取被探目标的前提.本文针对偏振探测系统,分析了基于2D平面标靶的摄像机标定算法,建立了摄像机线性模型和非线性畸变模型,通过线性及非线性结合的算法,得到了精确的摄像机内外部参数.利用镜头的畸变模型,提出了一种采用牛顿迭代算法来求解高阶非线性方程组对图像畸变校正的方法,建立了各像素点畸变量与到畸变中心距离的关系,最后对畸变校正前后的图像进行了测试实验,测试结果表明:测试点实际畸变大小符合理论畸变量关系,很好地验证了镜头的径向畸变特性;经畸变校正后的偏振图像能有效提高被探目标提取的准确率,偏振图像的畸变校正对复杂背景下目标提取准确率的影响最明显.     

基于双CCD的锻件尺寸测量的研究

针对大型锻件尺寸的在线测量问题,提出一种基于双CCD的立体视觉测量方法。设计了大空间内立体视觉传感器的优化配置模型,介绍了所使用的大视场、远距离条件下摄像机模型及其标定方法。为提高测量的精度,考虑了摄像机镜头的径向畸变和切向畸变的影响。最后描述了以实物进行立体视觉尺寸测量的实验方法,实验结果表明:立体视觉测量方法实用有效,具有方便快捷,简单可靠的特点。     

非线性模型下的摄像机标定

摄像机模型的建立对于摄像机标定精度至关重要,针对该问题,对摄像机模型进行研究,对三种畸变模型进行分析,提出了考虑径向畸变和切向畸变的摄像机非线性模型,给出了在此非线性模型下,三维空间物点投影到二维像平面象素坐标的投影过程。同时在基于平面棋盘格的两步标定方法的基础上提出三步标定方法。将非线性模型应用到改进的摄像机标定算法中,实验结果表明:非线性模型下的改进标定算法具有更高的标定精度。     

基于非线性模型的摄像机标定技术研究

摄像机标定的目的是确定摄像机的图像坐标系与物体空间中的三维参考坐标系之间的对应关系。研究非线性模型下摄像机标定两步法的算法实现,并提出用两步法在进行摄像机标定实验时对于算法初步进行的改进。即对于未标定图像在算法初步设定畸变系数初值来校正标定实验所提取的角点,通过实验标定摄像机参数并进行验证,实验表明可以降低重投影误差,使算法精度进一步提高。     

摄像机标定在脱靶量测量上的应用

提出了一种基于标定摄像机的脱靶量测量方法。对三维世界坐标系、摄像机坐标系、成像平面坐标系和图像坐标系的关系进行了分析并建立了摄像机的数学模型,给出了摄像机的标定步骤,得到了摄像机标定进行脱靶量的测量方法,利用测量数据对这一方法进行脱靶量测量的精度进行了验证。通过利用摄像机标定方法进行脱靶量测量,减轻了判读仪光路的清洁维护,降低了设备成本,特别是造价昂贵的光电转化设备,更加适应摄影测量技术的发展。     

基于OpenCV的非线性图像畸变校正研究

由于光学镜头加工和装配误差的存在,数字相机拍摄图像常会出现非线性的几何畸变。针对这一常见问题,通过研究镜头畸变的数学模型和摄像机模型以及参数标定方法,在VC＋＋环境下调用OpenCV库函数,实现了图像畸变校正。实验结果表明,该方法能够在保证无颜色失真的条件下获得理想的校正结果,并且实现简便、准确。     

基于图像的多基站定点交会测量技术

为了评价弹道武器装备的战绩效能,采用三台同步高速相机研究基于图像的多基站定点交会测量技术,构建多基站定点交会测量模型和基于Levenberg-Marquardt算法的多基站标定模型,并充分考虑应用环境、相机同步、相机温漂、成像质量以及标定点定位等引入的误差,通过蒙特卡罗模拟仿真方法对不同作用距离交会测量精度进行仿真分析,仿真实验结果表明,在2 km时各坐标分量测量不确定度均小于0.66 m,在1 km时各坐标分量测量不确定度均小于0.45 m,在500 m时各坐标分量测量不确定度均小于0.28 m,完全满足靶场测量应用要求。     

双平面法标定的双目视觉三维测量系统

针对传统摄像机标定过程复杂、三维测量精度不高的问题,提出了一种基于投影直线相交的双目视觉三维测量方法,并给出了基于神经网络的标定方法。根据摄像机成像特点,利用双标定平面上的点求取投影直线方程;针对摄像机成像复杂的畸变模型,利用BP神经网络对复杂非线性映射关系的强大逼近能力,对左右两台摄像机于远近标定平面处分别进行隐式标定,得到图像像素坐标到平面模板二维物理坐标的映射关系;设计制作了试验平台,采用手工辅助的方法获得网格模板训练样本。此标定方法完全适用于大视场、近距离、高精度的双目视觉传感器。试验结果表明,系统对空间已知长度的测量结果误差约为0.109 mm,测量精度较高。     

基于三维测量模型的立体视觉传感器的现场标定技术

提出了基于双目立体视觉传感器三维(3-D)测量模型的传感器现场标定技术，并建立了标定数学模型。相关实验表明，这种标定方法简单，具有较高的标定精度，最大尺寸测量误差小于0．05mm，对标定环境及靶标的摆放姿态无严格要求。     

线结构光双传感器测量系统的标定方法

针对现有线结构光双传感器测量系统标定过程中对设备要求高、标定过程复杂等难题,提出了一种简便的基于平面标定参照物的现场标定方法。该方法不需要设计复杂的校准模型和高精度的辅助调整设备,只需要将一个绘制有棋盘格图案的平面参照物在两个传感器公共的测量范围内任意摆放几个位置,即可完成双传感器标定,并建立两个传感器之间的相互关系,进一步将多个局部世界坐标系下的标定特征点统一到一个全局世界坐标系中,从而建立起两个传感器与线结构光平面间的标定方程。实验验证了该方法的可行性,实测平面高度的均方根(RMS)误差为0.03 mm。     

基于图像校正与相位相关的视频拼接算法

针对现有基于特征的拼接算法在特征单一的场景中存在配准精度和效率方面的不足,提出了一种新的拼接算法,巧妙地将摄像机标定与相位相关的方法相结合,通过摄像机标定求出摄像机内外参数,对摄像机输入的视频图像进行矫正,从而使得两幅待匹配的图像间只具有平移参量.再通过相位相关算法求取高精度的平移参数,最后进行图像融合处理.拼接过程中,不需要提取拼接图像的特征,减少了图像配准过程中算法对于场景特征的依赖性.实验结果证明,该方法在场景特征单一的条件下能够实现稳定高效的视频拼接.     

利用双频激光对二维图像测量系统标定的方法

提出了一种快速高精度的二维图像测量系统的标定方法,对该方法进行了详细的分析.标定时,使CCD摄像机沿着二维图像测量系统的导轨移动,采集加工有1个圆孔的靶标件的图像,计算圆心在图像中的位置.同时,用双频激光干涉仪测量CCD摄像机的移动距离,得到标定所需要的多个特征点在物面中的位置及在对应图像中的坐标位置.利用这些特点计算出二维图像测量系统的摄像机标定参数,标定精度达到1 μm.     

确定CCD相机标定点个数的方法

针对带有径向畸变的单摄像机针孔成像数学模型,提出了确定标定点个数的方法.利用忽略切向畸变的径向一致约束推出线性方程式,应用最小二乘法求得线性方程式的系数.通过不断增加标定点的个数,得到系数的一系列解;观察系数解的变化是否稳定,从而判断所用标定点个数是否足够.     

一种高性能X射线CMOS图像传感器的研究

研制了一种采用电流镜积分读出电路和相关双采样电路的X射线CMOS图像传感器(NEW-X-IS),传感器像元由采用CMOS工艺的光电二极管实现,光电二极管产生的光电流通过电流镜放大后在像元外的电容上积分,经相关双采样电路抑制噪声后,由CMOS移位寄存器和多路开关电路输出视频信号.对采用2 μm CMOS工艺研制的64位实验线阵进行参数测试,结果表明NEW-X-IS具有较小的非均匀性、较低的暗噪声、较大的单位面积响应度、较高的输出电压和较宽的动态范围.将其应用于一个实验系统中,得到了不同密度、不同尺寸材料的视频信号波形.     

基于平面模板的摄像机标定方法比较

Zhang、Bouguet和Heikkil ae三种方法是目前较为常用的基于平面模板的摄像机标定方法,不同的方法采用不同的标定模板。本文在理论分析和实验研究的基础上,分别对上述三种方法的标定精度、算法速度和应用条件等进行比较,并分析了它们之间的相互关系,为后续的研究提供参考。     

基于图像的犯罪现场测量

对于一个犯罪现场,警方需要纪录下现场所有物体的位置和各物件之间的距离,而现有的纪录手段还基本停留在手工绘图测距上。通过对摄像机成像模型的建立与摄像机定标方法的讨论,建立了空间物体表面某点的三维坐标与图片上相应像点的二维坐标之间的联系。在重建犯罪现场时,用数码相机或摄像机从不同角度拍下现场照片后,只需用鼠标点击图片上任意两点,即可得知这两点间的实际距离。