基于机器视觉的线阵CCD相机成像几何模型

以研究机器视觉技术在运动的流线体类型的工业品在线质量检测领域的应用为基础,重点地研究线阵CCD相机结构、成像原理、成像方式及外部条件,分析了CCD相机成像误差来源及相关解决方法,探讨了线阵CCD相机在质量检测领域的成像模型的具体应用模式,并结合具体的实例内容进行了验证,证明了线阵CCD相机的成像几何模型在这一领域的应用性和适用性,为线阵CCD相机在机器视觉系统中大规模的应用提供了可靠的借鉴意义.     

线阵近景数字测量相机的数码机背设计与实现

线阵近景测量相机以大视场、高精度和高效率等优点,在数字近景摄影测量领域得到了广泛应用.Kodar公司KIL-14403线阵CCD作为线阵近景测量相机的图像传感器,具有像素多、灵敏度高等特点,非常适合近景数字摄影测量相机的要求.因此,针对KIL-14403线阵CCD设计了线阵近景测量相机的数码机背电子电路,完成了原理样机...     

线阵近景数字测量相机的数码机背设计与实现

线阵近景测量相机以大视场、高精度和高效率等优点,在数字近景摄影测量领域得到了广泛应用。Ko-dar公司KIL-14403线阵CCD作为线阵近景测量相机的图像传感器,具有像素多、灵敏度高等特点,非常适合近景数字摄影测量相机的要求。因此,针对KIL-14403线阵CCD设计了线阵近景测量相机的数码机背电子电路,完成了原理样机研制。经过实际测试,达到了预期效果,为近景摄影测量提供了一种高效的数字摄影测量相机的关键部件。     

资源三号测绘卫星传感器校正产品几何模型

资源三号测绘卫星为了获取较大的幅宽和较高的空间分辨率,其三线阵相机和多光谱相机采用了多片CCD拼接成像的方式获取地面影像。如直接提供分片的CCD影像产品,用户难以使用。传感器校正产品解决了CCD影像拼接的问题,拼接后的影像不仅视觉无缝,同时几何无缝。该产品同时解决了多光谱波段间配准的问题,且生产过程中引入的投影差误差和交会误差可以忽略不计。该产品消除了大部分畸变,故拥有极高的RFM替代严密成像几何模型精度。本文利用安平和登封地区的三线阵数据进行验证,试验区三线阵传感器校正产品RFM替代精度优于1%像元,无地面控制点立体定位精度优于15 m,带控制点平面误差在3 m以内,高程误差在2 m之内,且三线阵平差平面定位精度要优于两线阵。     

环境星宽覆盖特征CCD影像几何定位及误差分析

2008年9月发射的中国环境与灾害监测预报小卫星星座(简称HJ星座)A、B星配置的宽覆盖载荷,可广泛应用于生态环境和灾害的大范围动态监测和快速重访。针对传统的物理定位模型在CCD相机宽覆盖成像时难以达到较好的精度,尤其是在CCD线阵方向误差明显的问题,在考虑CCD相机畸变模型的情况下,提出一种基于一般多项式畸变模型的改进定位模型对影像进行几何定位。实验证明,影像在CCD线阵方向的误差能得到明显改善,该定位方法对于HJ-1卫星CCD影像几何定位精度的提高以及推广国产宽覆盖卫星影像的应用具有较大的意义。     

分通道影像配准误差分析

为了保证CCD航测相机高几何分辨率和彩色成像两大特性,设计了一种“3 1”CCD航测相机成像模型,即采用3个独立光学系统的面阵CCD记录R、G、B分波段影像,和1路光学系统的单个大面阵CCD记录全色波段影像,重点分析了这种成像模型在同一曝光时刻所得的R、G、B分通道影像之间同名像点相对移位误差及对后续影像处理的影响,得到了一些有益的结论。     

基于投影变换的线阵旋转扫描相机标定方法

针对线阵旋转扫描相机标定数据难以获取及模型解算不稳定的问题,提出了一种基于投影变换的线阵旋转扫描相机标定方法。首先构建了一种新的线阵旋转扫描相机成像模型,该模型可以根据相机旋转平台参数、线阵旋转扫描相机成像平面与其切平面的位置关系将旋转扫描图像投影为框幅式图像;然后根据构建出的成像模型,采用直接线性变换法和非线性优化方法进行相机标定和参数优化。试验结果表明,此方法简单易行,具有较高的精度。     

分通道影像配准误差分析

为了保证CCD航测相机高几何分辨率和彩色成像两大特性,设计了一种"3 1"CCD航测相机成像模型,即采用3个独立光学系统的面阵CCD记录R、G、B分波段影像,和1路光学系统的单个大面阵CCD记录全色波段影像,重点分析了这种成像模型在同一曝光时刻所得的R、G、B分通道影像之间同名像点相对移位误差及对后续影像处理的影响,得到了一些有益的结论.     

卫星在轨颤动检测的可行性研究

卫星在轨颤动检测对CCD相机成像质量检测具有决定性,对图像应用潜力也是决定性的。利用快速小面阵CCD获取图像序列,提取任意时刻的参考图像与颤动图像进行SIFT初定位,利用RANSAC剔除SIFT位存在的粗差,结合图像运动模型,解算颤动状态参数。通过实验论证,此种方法检测在轨颤动是可行的、有效的。     

基于激光扫描仪的线阵相机动态高精度标定

本文结合线阵相机的成像特点以及正在研制的车载三维数据采集系统本身的特性,提出借助激光扫描仪在动态下对线阵相机进行标定,应用激光扫描仪原始数据中的角度信息,结合线阵相机的成像原理,建立了线阵相机的内参数标定模型,并设计了相应的实验方法,计算出了高精度的畸变参数,为实现真实纹理映射奠定基础,为同类产品的检校提供参考。     

三维重建中真实感纹理再现的一种有效方法

结合颜色视觉理论的发展以及影像匀光技术,分析成像对象在光照下的表面光学现象,依据颜色视觉的感知过程建立简单的数学模型描述成像时刻光照环境对影像色调的影响、模拟视觉亮度和色度恒常机制,通过计算获得色度均匀、自然的环境散射光照射下的纹理影像,为三维重建中真实感纹理再现提供了一种简单、有效、快速的方法。并通过两组实验数据进行了验证。     

基于仿生视觉的单相机光场成像及3-3维直接转换基础

本文是机器视觉参量下的三维数字摄影测量智能构象第三部分,以仿生复眼运动目标捕获的3-3-2信息处理方式为切入点,提出生物利用复眼进行三维成像的基本原理,然而由于传统仿生视觉受到硬件条件制约,所以本文在仿生复眼3-3-2信息获取理论的基础上,利用新一代微透镜阵列光场相机技术,提出了一种以单张光场影像获取目标场景深度信息的方法,并将其应用至绝对深度测量中。由于光场影像的一个重要的特性在于记录进入相机的不同光线的强度与方向信息,本文提出利用光线信息进行多深度层次重聚焦的方法,通过对物点在不同层次进行聚焦代价计算,确定出物点成像的平面,最终构建基于物点成像平面位置的深度图。与传统的光场深度估计相比,本文方法计算的深度图可以显著提升分辨率,且不依赖于光场微透镜的数目。为了验证本文方法的有效性,利用本文的算法与现有的深度信息的算法进行深度计算的比较。     

偏振多光谱机器视觉的高反光无纹理目标三维重构方法

随着摄影测量及机器视觉技术的迅速发展,对三维重构的普适性有了更高的要求。对于表面光滑、纹理单一甚至缺失的高反光非金属目标,传统的三维重构方法由于对纹理及反光特性的依赖使得此类目标的重构表面出现大面积的数据空洞。针对这一问题,本文提出了基于多光谱偏振的三维重构方法,将摄影测量与机器视觉进行融合,通过获取目标精确的偏振光谱特征实现准确的三维重构。该方法不依赖于物体表面的纹理信息,并且可以解决仅依靠菲涅尔理论无法实现天顶角和折射率同时估计的问题,最终实现天顶角和折射率的联合估计。由于杂散光和漫反射光在不同波段具有不同的偏振特性以及光谱特性,可完成对目标进行耀光去除的预处理,使得后期的三维重构的精度有较大的提高。基于偏振多光谱的目标三维重构方法是摄影测量与机器视觉融合后三维重构的引导性进展,具有更广泛的应用范围。     

单目视觉测量系统质心定位算法

在测头成像视觉坐标测量系统中,对图像进行采集和处理是为选取合适的特征点并对其进行优化曝光以便获取高质量的图像,进而实现特征点与背景图像分离和特征点中心的精确定位。因此,对于特征点成像的亚像素定位直接决定着三维空间坐标的测量精度。文中提出高斯拟合双三次插值算法,并与灰度加权和高斯双线性进行对比,实验表明精度比较高,能够达到单目视觉测量系统质心定位要求。     

依据设计数据计算区域面积的精度分析

在交通、房产、规划、拨地等测量工作中,由于施工控制网误差、放样误差、施工误差等综合影响,导致了放样、施工后地块的实际尺寸和设计数据的差异。文章分析了这些差异即误差的一般规律,讨论了依据设计数据所计算的实际地块面积精度的估算方法,以房产面积的测算和精度估算为例,说明研究结果的具体运用。     

一种适用于信号与图像处理的线性多尺度变换方法

以文献[1]的基本思想为基础，对线性塔式变换的理论和方法进行了改进和扩展，提出了一种线性多尺度的图像变换方法，并通过实例对该变换的具体构造方法进行了说明，对其算法的处理效果进行了测试。     

Experimentation of structured light and stereo vision for underwater 3D reconstruction

Current research on underwater 3D imaging methods is mainly addressing long range applications like seafloor mapping or surveys of archeological sites and shipwrecks. Recently, there is an increasing need for more accessible and precise close-range 3D acquisition technologies in some application fields like, for example, monitoring the growth of coral reefs or reconstructing underwater archaeological pieces that in most cases cannot be recovered from the seabed. This paper presents the first results of a research project that aims to investigate the possibility of using active optical techniques for the whole-field 3D reconstructions in an underwater environment. In this work we have tested an optical technique, frequently used for in air acquisition, based on the projection of structured lighting patterns acquired by a stereo vision system. We describe the experimental setup used for the underwater tests, which were conducted in a water tank with different turbidity conditions. The tests have evidenced that the quality of 3D reconstruction is acceptable even with high turbidity values, despite the heavy presence of scattering and absorption effects.     

成像光谱仪分光技术概览

论文介绍了多种成像光谱仪的分光技术。棱镜或光栅色散型成像光谱仪技术成熟，应用广泛；在发散光束中使用光栅的方法，克服了准直光束用法中的一些缺陷；傅里叶变换光谱仪是遥感探测可见和红外弱辐射的有力工具；光楔成橡光谱仪结构简单，随着渐变滤光片工艺技术的成熟，已走向实用化；采用可调谐滤光片的成像光谱仪由于滤光片水平的限制，投入应用还有待时日；采用二元光学元件的成像光谱仪结构紧凑，体积小，扫描速度快，已研制出地面实用型产品；层析成像光谱仪原理新，目前还处在实验阶段；三维成像光谱仪可以同时获取二维影像和一维光谱信息，可实现对迅变目标的观测。     

Indoor and outdoor depth imaging of leaves with time-of-flight and stereo vision sensors: Analysis and comparison

In this article we analyze the response of Time-of-Flight (ToF) cameras (active sensors) for close range imaging under three different illumination conditions and compare the results with stereo vision (passive) sensors. ToF cameras are sensitive to ambient light and have low resolution but deliver high frame rate accurate depth data under suitable conditions. We introduce metrics for performance evaluation over a small region of interest. Based on these metrics, we analyze and compare depth imaging of leaf under indoor (room) and outdoor (shadow and sunlight) conditions by varying exposure times of the sensors. Performance of three different ToF cameras (PMD CamBoard, PMD CamCube and SwissRanger SR4000) is compared against selected stereo-correspondence algorithms (local correlation and graph cuts). PMD CamCube has better cancelation of sunlight, followed by CamBoard, while SwissRanger SR4000 performs poorly under sunlight. Stereo vision is comparatively more robust to ambient illumination and provides high resolution depth data but is constrained by texture of the object along with computational efficiency. Graph cut based stereo correspondence algorithm can better retrieve the shape of the leaves but is computationally much more expensive as compared to local correlation. Finally, we propose a method to increase the dynamic range of ToF cameras for a scene involving both shadow and sunlight exposures at the same time by taking advantage of camera flags (PMD) or confidence matrix (SwissRanger).