全景系统中大视场摄像机径向畸变校正算法研究

针对全景系统中的大视场红外摄像机和可见光摄像机带来的图像畸变问题,在分析了畸变原理和数学模型的基础上,首先采用模板法标定摄像机的畸变参数,然后对畸变图像中像素点位置进行几何变换,再对像素点上的灰度值进行双线性插值法灰度校正,最后通过优化算法提高了图像运算速度。试验结果表明,设计的畸变校正算法能实时的校正全景系统中的畸变图像,有效提高了全景图像的观察效果。     

畸变校正与帧差法相结合的运动目标检测

提出了一种图像畸变校正与帧差法相结合的运动目标检测方法。首先利用实验测量和曲线拟合的方法对光学成像系统的畸变进行测量校正,以满足运动目标检测的精度要求;然后将畸变校正方法应用在实时获取的视频图像帧中,利用帧差法实现光学成像系统旋转运动时的运动目标检测。实验表明,该算法可行、抗噪性好,能够满足实时性需求。     

基于FPGA的视频采集及实时显示系统设计

针对现有的目标识别及跟踪系统项目,为了便于其调试以及后期对目标的位置信息进行监控,对图像采集及实时显示方面进行了研究,设计了基于FPGA的视频采集及显示系统,首先进行硬件选型并搭建硬件平台,对各模块进行分析,编写驱动程序,设计SDRAM控制器,改进了现有的乒乓操作,并使用FIFO完成跨时钟数据的交互,保证了数据流的连续性。实验结果表明使用该乒乓操作后,消除了两帧图像切换时由于时钟不同步带来的图像交错,能够稳定的完成视频采集及实时显示的功能。实践表明该系统能够满足采集存储的速度,达到实时采集并显示的目的,具有运行稳定、可扩展性好等特点。     

特征平行直线的成像畸变现场校正

针对畸变对成像测量的影响,通过对摄像机畸变模型的分析,提出了一种基于特征平行直线的畸变现场校正方法.该方法分两步,非线性径向畸变的校正和透视畸变的校正.首先,提取图像中包含的多条特征直线,然后通过迭代法将成像后的弯曲直线拉直的方法获得系统非线性径向畸变参量,再用这些参量对非线性径向畸变进行校正,得到去非线性径向畸变的图像.通过对图像中的特征平行直线进行拟合,获得系统的透视畸变参量,并以这些参量反演迭代实现对透视畸变的校正,进而得到去透视畸变的图像.实验和仿真结果表明:该方法通过两步法利用图像中的特征平行直线先验知识能够有效实现对成像中多种畸变的一靶现场校正;对像机径向畸变和透视畸变的校正后相对误差均达到5%以内,适合于工程中基于图像的测量和目标识别中目标无固定位置的复合畸变的现场校正.     

一种成像测量图像径向几何畸变的校正方法

通过对具有径向畸变的摄像机模型的分析,设计了一套求解图像径向几何畸变中心和畸变多项式系数的方案。首先,依据校正样板曲线的弯曲程度应用一元线性回归法和逐次逼近法求取光学图像的几何畸变中心,然后应用递推最小二乘法求解径向几何畸变的多项式系数,最后根据所得到的畸变中心和畸变多项式系数对图像进行校正得到满足要求的图像。仿真试验证明:该方法可以通过一次采集单幅图像对成像系统进行高精度标定,能够对成像测量系统的径向几何畸变进行一定精度的校正。实践证明:该方法通过图像处理的方法提高成像测量系统的精度,降低了系统的设计成本,可以作为成像测量系统中单独标定摄像机畸变参数的一种简单有效的方法。     

基于直线特征的摄像机镜头畸变标定方法

在多视域广角成像系统中,为了保证后续图像拼接的质量,必须对从广角镜头所获得的畸变图像进行校正。利用图像中直线特征的畸变标定方法,并且提出一种带权重因子的弯曲测度指标函数,离图像中心不同距离的曲线给予不同的权重值,作为求取最终畸变参数的目标函数。在最小化目标函数过程中,求解出最优畸变系数。并基于工程实例,分别利用传统基于直线特征的畸变校正方法与本文方法对目标图像进行畸变校正。实验结果表明,本文方法仅仅利用单幅图像就能获得高精度的畸变标定,在噪声水平小于2 pixel时,对应坐标的均方根误差能控制在0.3 pixel以内。同时该方法操作简单、方便、易于实现。     

复眼式光学成像系统畸变测量与校正技术研究

复眼式光学成像系统在大视场侦查、图像识别、目标探测等领域较传统单孔径光学系统优势突出,但随着视场的增加,子孔径本身的成像畸变及多个子孔径的安装位置误差引起的畸变会直接影响拼接图像的质量。针对该问题,采用光电测量技术对复眼系统进行畸变测量与校正,生成多模动态电子畸变测量靶标,构建畸变测量校正模型,建立多项式拟合算法,采用最小二乘法获得畸变系数,通过双线性插值法模型对图像进行重建。实验结果表明,校正后的平均相对畸变优于0.1%,满足大视场复眼式光学成像系统的畸变校正和图像拼接的精度要求。     

用于EMBCCD图像信号采集的SDRAM控制器设计

SDRAM作为高速大容量存储器应用于视频采集系统十分方便。首先简介了SDRAM存储器的控制原理,然后介绍了EMBCCD(电子倍增背照明CCD)成像系统中图像数据的缓存和VGA显示。利用FPGA成功地实现了SDRAM控制器的设计。该控制器能够控制两片SDRAM乒乓操作,实现了EMBCCD图像信号的缓存。所获得的视频图像稳定、清晰、流畅。     

动基座下全景成像系统图像稳定及目标检测算法研究

针对全景系统中大视场相机带来的图像畸变以及安装基座产生运动或摇摆时带来的目标拼接图像出现起伏和晃动问题,在分析畸变原理和全景图像动态稳定数学模型的基础上,首先对摄像机采集的图像进行畸变校正,然后根据安装基座的姿态数据对原始图像各像素点进行旋转变换、空间投影以及平滑处理后得到全景图像,最后基于深度学习算法对全景图像中的目标进行检测与识别。在建立的数据集上进行训练与测试的结果显示,该算法对船只目标的实时检测速度达25 fps,准确率达80%,能够满足动态条件下对图像稳定和船只目标实时检测的要求。     

基于载频条纹相位分析的畸变测量和校正

为了对图像畸变进行测量和校正,利用纵向朗奇(Ronchi)载频条纹作为测量模板,通过成像系统获取畸变光栅条纹.运用傅里叶变换对畸变条纹图像进行频谱分析、滤波提取基频信息,直接从畸变图像的中心无畸变区域提取理想条纹像信息.通过相位分析提取包裹相位并解包,获得畸变光栅条纹的径向畸变相位分布规律.将该分布规律转化为径向位置畸变分布规律,并结合双线性插值灰度重建对畸变图像进行校正.实验结果证明该方法是有效的.     

激光扫描图象数据采集系统非线性失真的反馈补偿

为获取低几何畸变高重复性的激光扫描图象,我们提出了一种基于闭环象素时钟发生器的激光扫描器非线性误差补偿方案,使用以驱动数据采集系统AD转换的象素时钟频率正比于扫描器运行的角速度,从而用采样时间间隔的非均匀性换取了采样点空间位置的均匀性。     

移动特征靶标的摄像机径向畸变标定

针对成像测量系统中镜头径向畸变影响测量精度的问题,提出了一种基于物面移动同心圆特征靶标的径向畸变标定方法。该方法先将固定在二维精密平台上的同心圆靶标置于垂直物面的特定位置,然后采集靶标图像,同时用最小二乘法以拟合得到的圆直径为条件,按一定方式移动特征靶标,直到拟合值达到极值或者在一定误差范围内。记录该幅图像,则其拟合得到的圆心坐标便是畸变中心,同时利用该幅图像,根据等差值半径和摄像机成像模型的半径的成像关系求出其畸变多项式系数。为提高特征靶标的移动效率,提出了坐标轮换最优化移动的方案。实验结果表明,该方法对畸变中心的标定精度可达0.6pixel,畸变多项式系数有效数字重复误差小于0.02,并可实现两者的一靶标定,且利用该法获得的参数能实现对畸变图像的准确校正。     

钟速同步的传递性等价于热力学第零定律

平直或弯曲时空中的平衡热辐射,表现出用坐标量表示的普朗克黑体谱.把热平衡系统的辐射具有普朗克黑体谱作为一条基本的物理规律,以此为基础,论证钟速同步的传递性等价于热力学第零定律.钟速同步的条件比建立同时面的条件要弱.满足这一条件的时空,热力学第零定律在其中成立.第零定律成立的时空,一定可以定义统一的钟速. 关键词：     

狭义相对论中没有“矛盾方程”

根据洛伦兹变换把两个惯性系的坐标原点的时空坐标从一个坐标系变换到另一坐标系,从相对运动的角度说明洛伦兹变换是自洽的,运动物体上发生的自然过程比起静止物体的过程延缓了,并且两个坐标系中的观察者都认为对方的时钟变慢,是“动钟变慢”而非“动钟变快”,不会导致“矛盾方程”,不能混淆同一事件的变换规律与两个事件的变换结果．     

Adjustability as a requirement of ideal clocks

A coordinate frame is considered as an arrangement of clocks that meet certain criteria of synchronization. Einstein's ideal clock is compared with the behavior required for clocks to maintain synchrony in the group of coordinate frames that leaves Maxwell's equations invariant. The required clock rates differ from the rate of Einstein's clock. An ideal adjustable clock is defined as an Einstein clock augmented by variable “gearing” that can offset its rate. Ongoing adjustment of these clocks enables them to meet all synchronization criteria in the group of coordinate frames. The need for adjustment is due to the well known invariance of Maxwell's equations under a group of coordinate transformations larger than the Lorentz group, and has nothing to do with imperfections in clocks. It is shown that the adjustments needed by ideal adjustable clocks to maintain synchrony can be measurably separated from additional adjustments that may be needed to compensate for random imperfections. The necessity for adjustment brings with it the necessity for ongoing measurement of the light signals whose exchange defines synchronization. Implications are discussed, both for the interpretation of Maxwell's equations and for the role of measuring instruments.     

Time in general relativity

In order to distinguish between physical and coordinate effects in an arbitrary gravitational field, the space coordinate system and the clock rates must be specified operationallya priori. Once this is done, it is no longer possible to set up an initial surface arbitrarily, since this operation must be consistent with certain physical experiments, whose results depend upon the particular physical situation. A method is given for setting up the initial surface, and the time evolution of the system is discussed.NASA Predoctoral Fellow.     

基于广义平面校正的图像对最小化畸变重投影

提出了一种基于广义平面校正的最小化畸变重投影方法,通过建立广义平面校正坐标系并对其虚拟规范化,在虚拟坐标系内考虑最小化畸变和最小化重采样效果,减少了因旋转造成的重采样畸变问题,校正后图像的可视性大大改善.     

傅里叶变换轮廓术中相位失真的预矫正方法

介绍了一种基于傅里叶变换轮廓术的三维面形测量系统中相位失真的预矫正方法。由于投影系统和成像系统的空间三角位置关系、投影仪的发散照明和两套系统蕴含的光学畸变,投影一幅相位与空间坐标成理想线性关系的标准正弦光场,拍摄到的条纹相位和空间坐标不再呈线性分布,引起相位失真,甚至会影响系统测量精度。该方法借鉴反向条纹投影的思想,计算拍摄光场的非线性相位分布与理想的线性相位分布之间的关系,预先矫正,反算出一个新的待投影光场。实验结果表明这种方法能有效地减小该类相位失真所导致的测量误差,获得了更好的测量结果．     

AC-based phosphor LED visible light communication by utilizing novel signal modulation

We propose and demonstrate a new AC-light emitting diode based visible light communication system, in which the message signal is up-converted to 400 kHz frequency band and combine with the 60 Hz AC-power from the outlet. A special design bias-tee circuit is first implemented to combine the message signal and the AC-power for minimizing the signal distortion. Thus, the spectra of both signals are well separated. A special design clock recovery is used to synchronize the AC-power with the message signal; hence the message signal can be correctly applied to the rectified AC-power cycle.     

一种实用的傅里叶变换轮廓术系统校准方法

在傅里叶变换轮廓术(FTP)中,根据针孔模型透镜成像理论,在考虑摄像机的径向畸变和切向畸变的情况下,利用畸变量较小的图像中心信息,对测量系统放置位置进行调整。采用相位——高度映射并结合最小二乘法及曲线拟合对高度和畸变分别校准。该方法能够简单、快速的对摄像机系统进行标定和修正,提高了FTP测量的精度,特别是在横向坐标方向上的精度。实验验证了所提方法的正确性。