360°环幕指向性六维位姿跟踪研究

通过对360°环幕中多人指向性六维位姿跟踪进行研究,提出了一种基于线状随机分布的标志点的光学跟踪方法。该方法利用柱面中母线是直线以及摄影变换交比不变的特性,通过几何散列算法实现对线状标志点中各个点的区分识别;提出了一种基于排列顺序的编码方式实现对误识别点的排除,实现了对摄像机的指向性六维位姿的跟踪。通过仿真软件模拟360°环幕跟踪系统,并在不同距离和不同角度下应用图像上点的反投影误差均值对跟踪效果和精度进行分析,验证了该系统的实时性和鲁棒性。     

结构位移摄像测量系统的设计与实现

针对飞机等大型工程结构的位移测量需求,设计实现了结构位移摄像测量系统.该系统采用多台数字式摄像机从不同方向拍摄飞机机身、机翼表面的人工合作标志点,在试验前对各个摄像机的参数进行精确标定,试验过程中实时分析各摄像机采集到的序列图像,检测跟踪得到标志点在图像上的二维像点坐标,根据像机参数和标志点二维像点坐标交会计算得到各标志点的三维坐标,即可得到整个结构的位移与变形参数.结构位移结果可进行三维动画显示,也可随时查看各标志点的位移曲线.精度测试结果表明该系统位移测量误差标准差小于1 mm,相对误差小于1%.该系统已成功应用于飞机机翼位移测量中.     

基于DSP的实时自动跟踪系统的研究

在差分得到的二值图像基础上,采用快速搜索算法预测运动物体在帧图内的二维坐标,并自动跟踪运动目标。选择TMS320C642作为视觉跟踪系统的硬件平台,采用摄像机获取场景图像,通过软件捕捉场景图像中的运动物体,识别物体运动的方向和距离,实现了视觉实时跟踪功能。在此基础上,完成了分立器件构成的嵌入式视觉实时跟踪系统的设计,对于视觉技术的实际应用具有一定工程意义。     

基于标志点识别的自主车视觉导航

提出了一种基于室内标志点识别的单目视觉导航的方法。在地面上有规律地旋转一些标志点,采用辅助先验知识对标志点进行识别和分割,利用透视投影变换得到标志点与摄像机之间的相对距离,达到通过单目摄像机获得景物深度信息的目的。整个算法结构简单,易于实现,对由照明不均匀和地面反光所引起的各种干扰有较好地抑制作用。     

基于Mantis的某型直升机视景系统设计与实现

对直升机视景仿真系统的构建进行了分析,针对其对场景细节要求高,需多种特效库支持的特点,首次提出了一种基于Mantis的直升机视景系统的解决方案。该方案利用TerraVista制作精细的地形数据库,经转换后可采用大地形调度技术进行渲染;利用Creator制作三维模型库;采用内容定制文件配置场景中的实体和特效;采用Mantis Client和Mantis Server实现视景的渲染,最后通过基于通用图像生产协议的网络通信控制场景中的目标与特效。实际仿真结果显示,该直升机视景系统的仿真效果形象逼真,满足了实时性需求。     

应用于大变倍监控摄像机的电动变焦跟踪

为了保持数字高清监控摄像机在大倍率电动变焦过程中的图像清晰度水平,提出一种新的电动变焦跟踪方法。该方法根据事先采集的若干条变焦曲线,利用几何法构造置信区间。以置信区间为变焦跟踪曲线的中心位置并且自适应地调整置信区间的位置,从而动态地修正变焦跟踪曲线。在18数字高清摄像机中实现了该方法,实验结果显示:变焦过程中对焦电机的调节位置相对于最佳位置的平均偏离水平不大于0.018 75 mm;变焦全程时间平均为4.1 s。     

基于马尔算法的高速公路视频监控图像能见度研究

根据高速公路沿线的监控摄像机,对监控视频画面中的图像进行采集,通过对视频图像特征的分析处理,建立图像与真实场景之间的关系,根据图像特征随着真实场景的变化,运用图像处理的方法如：灰度变换、图像分割和特征提取等对图像进行图像处理,提出运用马尔算法,分别提取出目标物与背景,并将其逐一进行背景差计算,能够准确的监控图像中汽车的位置变化,确定目标物的位置,进而判别出能见度的大小。     

增强现实技术综述

增强现实技术是将计算机渲染生成的虚拟场景与真实世界中的场景无缝融合起来的一种技术,它通过视频显示设备将虚实融合的场景呈现给用户,使人们与计算机之间的交互更加的自然,同时具有广泛的应用前景,因此成为近年来的一个研究热点。随着跟踪注册技术的进步、计算机性能的飞速发展、深度摄像机的普及,以及Light Field投影技术在增强现实中的应用,增强现实技术逐渐成为下一代人机交互的发展方向。该文章首先概述了增强现实的主要研究内容和发展情况,并详细介绍了增强现实的关键技术、开发工具,然后分类概述了增强现实应用案例。     

基于人工标志识别的透射仪自动准直系统

目前大气透射仪存在发射端和接收端安装调校困难的问题,并且在工作过程中,发射端和接收端一旦发生偏移,光轴不处于一条直线,将大大影响能见度测量结果。针对这些问题,提出将近景摄影测量技术应用到大气透射仪的对准系统中,采用圆形作为人工标志物,通过图像处理及椭圆最小二乘拟合算法,计算人工标志物的圆心坐标,根据标志物的圆心坐标与摄像机镜头的中心坐标的位置关系,将发射端和接收端的摄像机镜头的中心通过旋转结构拉倒图像中心;由于摄像机与光轴是同轴设计,所以摄像机镜头对准就是实现了光轴的对准。实验证明,利用近景摄影测量技术能够实现大气透射仪快速准确对准,并且能够实时监控保证光轴始终保持一条直线。     

机载摄像机快速标定技术研究

针对飞行试验机载摄像机的标定,提出了一种基于光束法平差的高精度像机标定方法。首先,通过在测试目标周围放置带有编码标志点的标定板,拍摄其多种状态,经图像处理,获取标志点的编码以及中心坐标。然后通过相对定向、绝对定向、三维重建、捆绑调整,以及加入标志点之间的距离约束,得到数字摄像机内外方位元素和镜头畸变差参数,实现机载摄像机快速标定。实验结果表明：该标定方法不需要做高精度的现场控制点,重投影误差小于1cm,标定精度满足飞行试验测试要求。     

头盔显示器视差自动测量中眼位点的自动对准

自动测量头盔显示器的视差时，用CCD相机取代人眼的主观读取，由于机器视觉不如人眼灵活，CCD相机在人眼观察点才能确保移动时采集的图像是完整的，从而保证全视场的视差测量。该文提出采用模式搜索法在头盔显示器光学平面内实现CCD相机自动对准人眼观察点(眼位点)，从而实现头盔显示器全视场视差的自动测量。对该自动测量系统的测量原理，以及CCD相机自动对准眼位点的实现过程进行了详细论述与说明，对测量精度与效率，对准精度与重复定位精度进行了实验分析。实验结果表明，该方法能够快速、准确、自动地对准眼位点，定位精度为±0.071°，与摆头法测量视差系统进行对比实验，全视场视差测量效率高，重复精度高。     

A spatial calibration method for master-slave surveillance system

The master-slave surveillance system uses stationary-dynamic camera assemblies to achieve wide-area surveillance and selective focus-of-interest. In such a system, a stationary fish-eye camera monitors a panoramic field of environment from a distance, while a dynamic PTZ (Pan–Tilt–Zoom) dome camera is commanded to acquire high-resolution images from a focused direction and provide multi-scale zoomed-in information. In order to achieve the precise interaction, pre-processing spatial calibration between these two cameras is required. This paper introduces a novel vision based calibration approach to automatically calculate a transformation matrix model between the fish-eye coordinate system and the PTZ dome coordinate system by matching feature points in the scene. The experiment has demonstrated the effectiveness of using this method with high accuracy in short calibration time.     

头戴显示器中自由曲面棱镜的设计

由自由曲面棱镜光学系统所组成的头戴显示器具有体积小、像质高和视场大等优点.利用矢量像差理论傍轴近似结果对具有倾斜曲面的光学系统进行初始结构设计,根据这种方法,以KOPIN公司生产的VGA芯片为例,对头戴显示器中自由曲面光学系统进行设计,将确定的初始结构参数输入光学设计软件Zemax进行优化设计.设计结果验证了确定初始结构方法的可行性,表明头戴显示器中自由曲面棱镜的设计方法可应用于具有倾斜曲面的光学系统设计.     

A new data processing and calibration method for an eye-tracking device pronunciation system

In this paper, a new data processing and calibration method for a pronunciation system of an eye-tracking device is described. The eye-tracking device was created using both head mounted display (HMD) technology and remote operation capabilities. A pattern recognition computer program was used to distinguish the pupil position and calculate its coordinates.This system can be adapted to provide a digital speech function. A new method for processing the image of the eye in the PC-based system was also developed. With one video CCD camera and frame grabber analyzing a series of human pupil images while the subject is gazing at the screen, an auto-calibration algorithm is used to obtain the direction of the eye gaze in real time. The computers provide the speech sound according to the location where the eye gazes exceed 0.5 s. The availability of multipurpose in this eye-tracking system with very simple equipment will be reconfirmed for future advanced research.     

用于增强现实的头盔显示器的设计

穿透式双通道头盔显示器 (HMD)是增强现实系统中的关键部件。本文给出了一种新颖的穿透式双通道头盔显示器的设计方案 ,使得当在用于增强现实系统中时 ,能够获得更大的透过率 ,以获得清晰的外部世界与内部产生的场景信息。同时通过成功的光学设计 ,获得了大视场、高分辨率的光学系统     

The use of a consumer grade photo camera in optical-digital correlator for pattern recognition and input scene restoration

In this work an optical-digital correlator for pattern recognition and input scene restoration is described. Main features of the described correlator are portability and ability of multi-element input scenes processing. The correlator consists of a consumer grade digital photo camera with a diffractive optical element (DOE) inserted as a correlation filter. Correlation of an input scene with a reference image recorded on the DOE are provided optically and registered by the digital photo camera for further processing. Using obtained correlation signals and DOE’s point spread function (PSF), one can restore the image of the input scene from the image of correlation signals by digital deconvolution algorithms.The construction of the correlator based on the consumer grade digital photo camera is presented. The software procedure that is necessary for images linearization of correlation signals is described. Experimental results on optical correlation are compared with numerical simulation. The results of images restoration from conventionally and specially processed correlation signals are reported. Quantitative estimations of accuracy of correlation signals as well as restored images of the input scene are presented.     

增强现实系统虚实亮度评价方法研究

在增强现实系统中,虚拟物体与真实环境之间具有相匹配的亮度关系,会使虚实融合达到逼真的效果。为了获得虚实物体的亮度匹配,根据图像亮度处理的原理,对增强现实系统的虚实环境提出了整体和局部两种亮度评价算法,并对新型光学透视式头盔显示器的亮度匹配算法进行了改进,提高了系统效率。实验结果表明,对在不同情况下的真实环境和虚拟物体来说,这两种算法各有其优点,调节后的结果是理想的。     

TDI线扫相机光学通道建模与仿真

卫星相机建模与仿真研究不论在民用还是军事领域都具有重要的理论研究和实际应用价值。根据TDI线扫相机的工作原理建立了一个TDI线扫相机光学通道的数学模型,该模型包括从景物到TDI CCD离散图像的几何投影关系和能量传递关系两部分,对于确定的成像系统,给定景物参数和光学系统参数,就可以确定对应图像传感器上的离散图像。为了验证模型,对一幅卫星图像进行了计算机仿真。建立的模型可以用来研究当成像条件改变时对图像的影响,进一步还可以用来发展虚拟卫星相机系统。     

水下对空成像中的波面估计

水下相机向上对海洋表面场景成像时会形成扭曲的图像,为了矫正图像并重构场景,提出了一种基于水下对空成像的波面计算方法,通过分析光线在空一水交界面的传输特性,建立了前向散射和消光边界模型,并在消光边界处估计出表面的径向斜率。从而为海浪高度的计算奠定了基础。     

3D model assisted fully automated scanning laser Doppler vibrometer measurements

In this paper, a new fully automated scanning laser Doppler vibrometer (LDV) measurement technique is presented. In contrast to existing scanning LDV techniques which use a 2D camera for the manual selection of sample points, we use a 3D Time-of-Flight camera in combination with a CAD file of the test object to automatically obtain measurements at pre-defined locations. The proposed procedure allows users to test prototypes in a shorter time because physical measurement locations are determined without user interaction. Another benefit from this methodology is that it incorporates automatic mapping between a CAD model and the vibration measurements. This mapping can be used to visualize measurements directly on a 3D CAD model. The proposed method is illustrated with vibration measurements of an unmanned aerial vehicle