基于定位图像质心的内窥镜相对畸变率检测方法研究北大核心CSCD

在临床使用条件下,为提高内窥镜相对畸变率检测的准确性和效率,提出一种基于定位图像质心的相对畸变率自动检测方法。该方法对内窥镜拍摄的标准板图像进行灰度和二值化处理,结合Canny算子和三次样条插值法检测标准板上图形的亚像素边缘坐标,定位图像质心,确定过质心的最长和最短径向尺寸,从而计算相对畸变率。使用经溯源的标准板对此方法进行了验证,对3套临床在用内窥镜分别使用质心法、椭圆拟合法和人工测量法进行检测,结果显示,质心法和椭圆拟合法这2种图像处理方法的测量结果一致性较高,并且检测结果的准确度高于人工测量方法。     

基于椭圆拟合的医用内窥镜图像相对畸变率检测方法研究

为快速有效评价临床使用内窥镜图像相对畸变的程度,提出一种基于椭圆拟合的检测方法。对内窥镜采集到的标准板图像进行二值化处理和图像分割;运用anny算子对图像进行边缘检测并提取坐标值,通过最小二乘法拟合椭圆,求得椭圆参数;计算相对畸变率。对3支内窥镜进行了椭圆拟合和定位质心相对畸变率检测,结果显示相对畸变率在30%左右,一致性差在2%左右,椭圆拟合相较而言稳定性更好。     

医用硬性内窥镜畸变的评定基础和方法

建立医用硬性内窥镜畸变的评定基础和方法,用视轴对称的球面Z视场为模型来模拟体腔凹面特征,以建立内窥镜物像共轭的分析基础;运用光学原理并结合ISO9039:1994“光学和光学仪器光学系统质量评价———畸变的测定”的定义原则,并根据理论畸变的临床要求确定畸变定义;采用主光线追迹原理推导不同球面Z形状的畸变换算通式。创立了医用硬性内窥镜以单位相对畸变表述的定义和表达式,并导出变换视场面的畸变换算通用公式和测试方法。本文建立的畸变评定基础和方法适用于医用硬性内窥镜的标准应用。     

一种简易医用硬性内窥镜相对百分畸变检测系统

医用硬性内窥镜作为诊治医疗器械,其畸变直接影响医生对手术位置判断的准确性,因此内窥镜相对百分畸变的测量是一个亟需解决的问题。设计了一种基于图像处理的相对百分畸变检测系统,通过CCD相机采集校准靶板图像,对内窥镜视轴和目标靶板的板面进行垂直校准后,更换畸变靶板采集图像,计算机将得到的图像进行滤波、感兴趣区域提取和尺寸统计,最终获得相对百分畸变。以30°腹腔内窥镜为测量模型,实验得到设计的校准系统在待测内窥镜全视场70%位置所测量的相对百分畸变值优于未垂直校准系统2.2%。结果表明,系统的检测结果一致性较高,且准确度高于未垂直校准系统。     

基于畸变率的图像几何校正

大视场成像光学系统中的畸变会降低图像质量，必须预以校正。提出一种新的校正方法，即根据畸变率的定义推导出畸变校正公式。根据公式，在镜头畸变率已知的情况下可以很容易地校正畸变。对于畸变率未知的情况，给出了建立畸变模型的方法，通过畸变模型可近似计算畸变率。得出通过控制畸变模型中某一个形状的参数可以控制畸变量大小的结论。提出的方法已经在实际工程中采用。实践证明，这种模型可以满足大多数镜头的畸变校正要求。     

书籍扫描图像畸变参数自动计算方法的研究

为实现书籍扫描图像的畸变自动校正,提出用多项式来描述各像素的理论灰度g(zi)与页面上对应点到扫描仪工作平面距离zi二者之间的关系。为确立该多项式,在畸变参数已知条件下扫描一幅图像,根据已知畸变参数求出zi,即可按最小二乘法原理由各像素灰度的实际值求出多项式的各个系数。实验证明,采用4阶多项式已能满足一般要求,并求出了各系数。对任意扫描图像,自动计算畸变参数的方法为:首先利用扫描图像上页边空白处各像素的灰度,对畸变参数进行估计,并求出zi的估计值;然后代入所确立的多项式,可求得g(zi);通过调整各畸变参数的估计值,直到g(zi)与gi最为接近,即得最佳畸变参数。用于图像校正实验,获得了较好的校正效果,最大误差由不校正时的41%下降到了6.9%。这使得无需用户测量并输入有关畸变参数即可进行自动校正。     

一种基于畸变等效曲面的图像畸变校正

介绍了一种图像畸变的等效曲面模型,用于修正由于光学系统或图像传感器产生的畸变。分析了球形畸变模型的原理,推导出基于球形模型的畸变校正公式,并给出了基于球形模型的畸变校正的具体实现方法,通过实验对这种畸变校正的效果进行了验证。这种曲面畸变模型的校正具有实现简单,不需求解方程组等优点,并可以推广到其他曲面,具有比较广泛的实用性。     

基于FPGA的图像畸变矫正算法研究

在机器视觉中需要对采集到的带有畸变的图像进行矫正。为了提高对畸变图像校正的实时性,针对使用FPGA实现图像畸变矫正算法时,存在的在线计算逆向映射坐标复杂和片上ROM容量不够问题,压缩了逆向映射表,并在FPGA上利用插值方法在线重建了逆向映射表。通过查找重建的逆向映射表来获取逆向映射坐标,从而降低了FPGA的在线计算量和片上ROM的容量需求。MATLAB仿真结果显示,当压缩参数n分别取4、8、16时都能够对畸变图像进行较好的矫正,并且图像信息不会丢失。仿真结果验证了算法的有效性,该算法可用于基于FPGA的图像畸变矫正。     

基于三次样条拟合插值的高精度质心定位方法

通过对质心法、曲面拟合法两类质心定位算法的优劣势进行分析,提出结合两类定位算法优势的基于三次样条拟合插值的高精度质心定位算法,并指出其实现双重定位误差抑制的原理.通过仿真实验,对比不同信噪比下传统质心法与所提算法的定位误差,发现基于三次样条拟合插值的质心定位误差均明显小于传统质心法.当信噪比为20 dB时,基于三次样条...     

一种基于现场定标的光电图像畸变校正算法

针对CCD摄像机所采集的图像存在畸变问题,提出了一种基于现场定标法的多项式变形技术和三元卷积算法,对其进行校正.灰阶Sobel算子通过引入衰减因子对图像进行边缘检测得到不失真的灰阶边缘图,然后将灰阶边缘图进行三次样条插值处理,使标准定标图案边缘的定位达到亚像素级,提高了图像边缘检测的精度.利用建立的校正畸变的函数关系式,实现空间几何坐标变换,既保证特殊环境下的图像测量具有足够高的精度,又使光电图像几何畸变校正达到很好的效果.     

基于线定标光的内窥镜图像垂直倾斜校正方法

内窥镜图像测量中为了保证测量精度,理论上要求成像系统的光轴与物平面保持垂直,而实际测量过程中光轴与物平面一般存在一定程度的垂直倾斜。针对垂直倾斜对内窥镜图像测量的影响,提出了一种基于内窥镜发射的线定标光的垂直倾斜校正方法。该方法从线定标光的位置信息中提取光轴倾斜信息,并对图像进行校正。实验结果表明,所提出的图像垂直倾斜校正方法能对内窥镜图像进行准确校正。     

基于质心点优化的鱼眼摄像机标定

针对圆形标志点标定鱼眼镜头模型参量准确度不高的问题,提出一种基于质心点优化的鱼眼相机标定方法.首先在已有的鱼眼镜头成像模型的基础上,获取模型内外参量的初值,并利用两步求解法求取畸变参量的初值;然后通过模型求取标志圆的投影椭圆,对该投影椭圆和图像上的椭圆分别求质心,进而建立目标函数并优化模型各参量,最后实现鱼眼镜头的精确标定.模拟实验和真实图像实验结果均表明:本文提出的方法能够明显提高鱼眼镜头的标定准确度,为鱼眼视觉相关问题的研究提供了可靠的参量依据.     

基于ICT切片图像相邻层信息的缺陷自动识别方法

现有的工业计算机断层成像（ICT）图像缺陷识方法中,多采用对单张图像进行孤立评判方法,此类方法未能考虑到单张图像在相邻层图像信息关联性,因而易将孤立的噪音视为缺陷,造成误判。为解决这一问题,提出一种基于序列ICT切片图像自动识别方法,该方法将识别过程分为两步：单张图像的潜在缺陷提取和相邻层图像缺陷的匹配。第一步运用传统方法识别出每张图像中所有潜在缺陷;第二步根据真缺陷在相邻层具有匹配关系而伪缺陷则相对孤立的特点,通过分步匹配的方法确定每张图像上所有潜在缺陷在相邻层图像上的匹配关系,区分出真伪缺陷。最后通过实例验证表明：利用该方法可以有效得提高真缺陷得识别率,降低误判率。     

基于混合蛙跳优化算法的图像畸变校正研究

图像畸变校正是分布式孔径系统(DAS)需要解决的先期问题。介绍了描述图像径向与切向畸变的Brown模型及其畸变量(适应度)度量标准;讨论了智能优化算法之一的混合蛙跳算法(SFLA)及其初始种群拉丁超立方抽样(LHS)算法;分别对光线追迹畸变模型、Brown畸变模型进行了图像仿真和畸变校正处理。结果显示,原始点与校正点的最大误差距离在2个像素以内,验证了算法的有效性。最后应用该方法到实际广角CCD相机拍摄的靶纸校正中,得到了较满意的结果。该算法和仿真分析结果对DAS系统的研制具有一定理论和实验意义。     

基于ICT切片图像相邻层信息的缺陷自动识别方法

 现有的工业计算机断层成像（ICT）图像缺陷识方法中,多采用对单张图像进行孤立评判方法,此类方法未能考虑到单张图像在相邻层图像信息关联性,因而易将孤立的噪音视为缺陷,造成误判。为解决这一问题,提出一种基于序列ICT切片图像自动识别方法,该方法将识别过程分为两步：单张图像的潜在缺陷提取和相邻层图像缺陷的匹配。第一步运用传统方法识别出每张图像中所有潜在缺陷;第二步根据真缺陷在相邻层具有匹配关系而伪缺陷则相对孤立的特点,通过分步匹配的方法确定每张图像上所有潜在缺陷在相邻层图像上的匹配关系,区分出真伪缺陷。最后通过实例验证表明：利用该方法可以有效得提高真缺陷得识别率,降低误判率。     

高度自动化获取书籍扫描图像畸变参数的实验

分析了利用打印直线获取书籍扫描图像畸变校正所用参数时影响精度的一些因素,并提出了相应的措施。利用Visual C++6.0编写了自动获取畸变参数的程序。对不同的垂直扫描线用不同的灰度阈值进行图像分割,得到打印直线的扫描图像上各点坐标的测量值。为提高计算速度,对畸变参数进行了估计。在估计值附近,利用网格搜索法,计算畸变参数取不同值时各点坐标的理论值。根据最小二乘法原理,当各点坐标的理论值与测量值之差的平方和最小时,所对应的一组畸变参数即为最佳解。将打印有直线的纸张裹在已知直径的圆柱体上,在不同条件下扫描图像,用所编程序自动计算畸变参数,证明了这种方法的可行性。     

太阳杂光噪声下星敏感器星像点质心定位方法

为了保障太阳杂光干扰下星像点质心定位的精度,本文提出了一种去阈值和杂光斜面噪声的质心定位新方法.首先,在星像点窗口内将太阳杂光灰度噪声建模为一个斜面.针对质心定位新方法,推导关于杂光斜面模型各参数估计误差的质心定位误差分析公式,尤其是关于开窗大小的函数关系.然后,基于窗口边缘像素给出杂光斜面模型的最小二乘参数估计公式....     

基于内窥图像畸变校正的孔内表面尺寸测量方法

针对孔内表面缺陷尺寸测量难的问题,提出一种内窥图像校正方法以实现孔内表面尺寸测量。根据内窥成像原理,在考虑应用场景几何约束的情况下,将图像畸变分解为周向畸变和轴向畸变,将校正模型中的参数简化为图像中心坐标和一个非线性增长函数,进而提高了内窥镜图像边缘区域的校正精度。采用Hough变换和图像像素标定的方法得到相关参数,为克服轴向校正对标定结果的依赖,采用神经网络算法拟合包含像素相对位置和孔径的轴向校正函数。实验结果表明,基于像素标定的6组实验的平均测量误差为1.95%,准确度高。对于不具备标定条件的孔内表面缺陷,采用轴向校正函数进行校正和测量,3组实验的平均测量误差为6.75%,结果较为理想。所提出的校正方法通用性好、准确率高,可用于孔类零件及管道的自动化检测和智能检测。