基于三维球面模型的全景视频实时拼接方法

针对主流配准方法被用于周扫型光电预警系统的全景图像拼接适用性有限的问题,提出一种基于三维球面模型的全景视频实时拼接方法。首先,基于周扫型光电预警系统的工作模式进行三维空间的全景重建并构建三维球面模型;通过建模的方式对不同俯仰、方位角度下探测器采集图像的像素点空间位置进行定位。然后,基于三维球面模型搜索不同俯仰角度下重叠视场在三维空间内的最佳配准线,并推导出预警图像重叠区域的配准公式。最后,通过逐行的加权融合算法和图像矫直方式实现全景图像无缝拼接。与主流的5种配准方法进行对比,实验结果表明：该方法切实可行,具有较好的全景拼接效果,有效弥补主流配准方法的不足,即使对天空等特征不明显区域的全景拼接也具有较好的适用性与实时性,全面保证了全景视频成像的连续性与稳定性,对光电预警系统全景拼接任务具有重要的应用价值。     

基于CMOS图像传感器的车载高清全景成像系统设计

为了满足未来车载全景辅助泊车系统对高清视频图像的需求,以美国OmniVision公司的OV10635低功耗、高分辨率、高动态范围CMOS图像传感器为例,提出了应用210°超广角鱼眼镜头的高清720P车载全景成像系统的电路设计方法以及高速图像传输和调试应注意的问题,并通过选取超低EMI信号传输的双向FPD-LinkⅢ串行/解串器实现了传输距离远、信号质量稳定、传输速率1Gbit/s以上高清数字图像数据的高速传输。通过实际测试表明,对CMOS图像传感器电路的设计达到了车载全景成像系统的高清成像稳定性、小型化等要求。     

移动车载视频的立体全景图生成方法

装载有视频采集设备的巡检列车已被应用于铁路环境监测中。提出了一种从前向运动的列车车载视频中生成铁路环境立体全景图的方法,该方法仅使用一个摄像设备即可获取整个场景的立体全景信息。基于场景的几何先验和标定的相机参数从视频序列中连续地抽取一组梯形窄带作为完全采样拼接区域,窄带的宽度根据车速自动调节,将所有窄带经单应性变换修正后拼接得到全景图像,并据此构建准确的几何模型来生成全景立体像对。实验结果表明,该方法能够快速有效地生成具有立体感的全景图。与原始的视频格式相比,生成的全景图所需存储空间小,具有更广阔的视野和更强的真实感,可实现铁路场景的快速访问和沉浸式浏览。     

车载鱼眼成像系统的运动矢量检测方法

在复合成像侦测系统中,鱼眼成像系统的超大视场突破了"旋转扫描"和"多镜头拼接"的设计常规,采用固定凝视的方式对整个半球空域的目标进行搜索.然而在车载环境下,车体运动将导致输出的图像序列不稳定,影响观察效果,甚至会引起黄斑成像系统跟踪偏差.根据鱼眼成像系统的工作特点,通过利用熵值理论确定出图像信息最为丰富的区域,探讨了一...     

基于轮廓跟踪的车载红外视频彩色化方法

提出一种车载红外视频快速彩色化方法,利用轮廓特征点跟踪获取每帧物体类别的轮廓区域,采用类别特征色彩对各区域传递色彩。构建各景物样本特征色彩集,以各类景物在自然彩色图像中表现出来的特征色彩作为红外图像中对应景物的色彩;利用改进的高效K Means方法对红外关键帧进行聚类,得到分割区域,提取轮廓特征点;通过KLT算法跟踪特征点,得到其在下一帧中的位置并同时修正,采用B样条插值进行轮廓复原,得到该帧的各类别轮廓区域;最后将特征色彩按类别赋予各区域,从而给各帧图像着上合适的颜色,实现红外视频序列的快速彩色化。实验结果表明, 该方法与基于运动估计的算法相比可提高近5倍的处理速度,并且能够得到与自然景物色彩较接近的彩色化视觉效果。     

消畸变成像折反射全景成像系统设计

 单视点折反射全景成像系统畸变较大,通过计算反射镜面型可有效地实现折反射全景成像系统消畸变成像。在反射镜入射角与反射角呈线性关系的基础上,推导适用于消畸变折反射全景成像的反射镜面型公式。为说明反射镜面型的准确性,设计了F#为3.3,视场为138°的消畸变成像折反射全景成像系统,并利用实际像平面和虚拟像平面间的坐标映射关系,实现了系统的消畸变设计。各视场MTF在奈奎斯特频率下均达到0.6, 边缘视场相对畸变小于4 %。结果表明：该面型可实现消畸变折反射全景成像,反射角光线追迹法适用于折反射全景成像系统畸变评价,为折反射全景成像系统消畸变设计提供了必要的模型和计算方法。     

双曲面折反射全景成像系统

给出了双曲面折反射全景成像系统的设计方法，推导了系统的逆投影计算公式，建立了虚拟像面内透视全景图像与实际像平面内全景图像的坐标映射关系，为全景视频图像的处理提供了必要的模型和计算方法。提出了全景成像系统设计方法，研制出双曲面反射镜，建立了双曲面折反射全景成像系统。     

基于密集视点插值的实时视频拼接方法

针对宽基线场景下的拼接因视差导致伪影和瑕疵的问题,提出了一种基于密集视点插值的实时视频拼接方法。该方法采用在左右相机的基线上补充密集中间视点的方式,为拼接的重叠区域合成平滑过渡的插值视图,以更好地对齐多个输入。为生成该插值视图,利用立体匹配中的匹配代价,设计了网络用来预测在原视图中采样的像素位移场。所提方法在没有插值视图真值的情形下,利用视点间的空间变换关系,指引网络学习视图生成规则。实验结果表明,所提方法能提升视频图像拼接后的视觉观感,并可以达到实时性能,满足实际场景中的应用需求。     

一种基于嵌入式全景视频流影像数据实时拼接方法

针对机载全景视频流影响,提出了一种基于嵌入式的全景实时拼接方法。提取图像中的SURF(speeded up robust features)特征点,生成特征描述子。通过计算2个特征点之间的欧式距离来确定匹配度,经过仿射变换后,利用泊松变换实现图像间的融合平滑处理。将上述流程在目标设备上进行并发执行,根据每个流程自身的特点进行定制化优化,实现全景实时拼接。试验测试表明,本方法实现了拼接接缝处基本无缝的效果,拼接速度达到30 Hz,能够满足实时显示的要求。     

一种圆柱物体360°全景成像装置设计方法

针对圆柱物体的外观视觉检测设计了一种360°全景成像装置,通过单视点约束计算确定镜面形状,根据相机景深、分辨率、视场角等约束条件设计了镜面参数,对于特定圆柱体尺寸,获得满足相机景深的约束,系统分辨率达到相机原分辨率80%以上的最优镜面参数。利用光学设计软件对全景成像装置进行仿真,根据光学成像质量评价标准,通过对比确定全景成像装置最优方案。利用基于标定的系统化方法展开全景图像,获得透视投影全景图。设计的全景成像装置系统结构简单、成本低、成像质量高、畸变小,克服了传统的圆柱物体侧面360°成像硬件装置复杂、价格昂贵的缺点,为机器视觉提供了一种柱状物体侧面360°度全景成像的装置和镜面设计方法。     

基于FPGA的近红外实时透雾成像方法

针对雾天图像的退化现象,提出采用近红外波段成像和视频图像处理技术相结合的透雾成像方法。根据视频图像相邻两场直方图相似性特点,提出了改进的直方图均衡化算法处理雾天降质图像。改进算法简化系统结构,降低逻辑设计复杂度,节约了高速存储器部分硬件资源。算法经过MATLAB仿真验证,并在FPGA视频图像处理平台上硬件实现。实验证明改进算法增强雾天图像的同时满足标准视频图像处理25帧/秒的实时性要求,结合近红外波段透雾能力使雾天能见距离提高1.5倍以上。     

射线实时成像检测中图像增强方法的研究

以射线实时成像检测系统为研究对像,根据射线实时成像的特点,对其图像预处理部分进行了较为详细的研究,结合射线衰减的特点,提出了使图像灰度与工件厚度变化成线性关系的处理方法;为进一步进行特征提取的需要,设计了模糊变换法,使图像得到有效增强。为提高处理速度,设计了快速变换法。并对以上方法均进行了详细分析并给出了处理结果。实际应用表明,以上方法对射线实时成像图像的处理具有很好的效果。     

基于离焦图像复原的光学设备实时视频对焦方法

针对大口径光学设备使用过程中因传感器靶面离焦导致的图像模糊问题,从图像复原方法入手,推导光学设备的离焦点扩散函数和离焦传递函数,提出图像离焦程度判断方法,运用爬山法、逆滤波方法,寻找最佳离焦量值和方向,复原模糊图像为清晰图像,给出了大口径光学设备的实时视频对焦方法,并进行实验验证。结果表明该方法在外场光学设备的自动调焦中具有重要的推广应用价值。     

基于全景环带成像的语义视觉里程计

视觉里程计在智能机器人、自动驾驶等领域有着广泛的应用.但是基于有限视场(FOV)针孔相机的经典视觉里程计算法容易受到环境中运动物体和相机快速旋转的影响,在实际应用中鲁棒性和精度不足.针对这一问题,提出全景环带语义视觉里程计.通过将具有超大视场的全景环带成像系统应用到视觉里程计,并将基于深度学习的全景环带语义分割所提供的...     

水平对称视场全景环带成像系统设计

为了进一步扩大视场,实现水平上下对称视场的全景环带成像,使用了一种新的利用非球面PMMA设计的全景环形透镜(PAL)。视场达到(-30°^+30°)×360°,并且缩小了中央处的盲区,提高了CCD的利用率。对全景环形透镜的视场和畸变控制方法进行了理论分析,介绍了非球面全景环带透镜的设计方法。设计了一套全非球面PMMA的全景环带系统。系统总长为53mm,焦距为2.85 mm,PAL最大口径为62.4 mm,光谱范围为0.486~0.656μm(可见光谱)。后继转像镜组由7片透镜构成,系统后焦距(BFL)为5.4mm。分析结果证明系统像差校正良好,扩大了系统的应用范围。     

亚成像系统中的实时图像分析提取方法

利用简单、实时的算法有效实现了亚成像系统中的目标图像分离、标记提取与定位。采用了顺序形态变换的方法,以组合可调滤波器组的形式有效的解决了亚成像图像的低分辨率离散问题,并提出了新的快速标记运算过程。采用一次扫描分析方法取得标记链表,以指针追踪方式合并图像的标记范围,为最终识别图像目标提供了一个有效的聚类结果,此方法对不同目标图像数据取得了很好的实时分析效果     

用于实时三维成像的双频结构光编解码方法

对三维重建中的实时性问题进行了研究,提出一种新的结构光双频测量方法。首先,投影光栅将基频正弦图案和高频正弦图案结合在一起,并保留一张图片作为直流分量,高频图案用于得出鲁棒性较好的高频相位信息,基频图案得出基频相位,并对高频相位进行展开,共5幅图片。其次,用相应的解码方法计算每一像素点的相位,滤除噪声干扰,得到照相机与投影仪的对应关系。最后,根据相位计算出每一采样点的三维坐标,实现三维重建。实验结果表明:计算得到的相位误差的方差为5.559 110-6 rad2,扫描时间为0.156 3 s,在保证实时性的同时有相对较高的精度。对表面深度变化复杂的物体进行三维测量,验证方法的可行性。相比较于传统的双频测量方法,本方法将投影图片数量减小到5幅的同时保持了较好的精度,可应用于扫描动态物体。     

强散射体内部目标的实时高分辨率成像方法

由于强散射介质的散射作用,使得传统光学成像系统难以有效探测其内部目标。针对这一难点,提出了一种对强散射介质内部目标进行高分辨率实时成像的方法。基于强散射介质波前校正原理,采用汇聚照明方式,通过纯相位型空间光调制器,对散射介质表面点目标进行校正,使其清晰成像。在此基础上,保持调制图样不变,将汇聚照明改为扩展照明,即可实现对校正点附近较大视场和景深范围内目标的实时清晰成像。基于此方法搭建的实验系统很好地实现了强散射介质内部目标的实时成像,通过比较传统光学系统在无散射介质条件下和散射成像系统在有强散射介质条件下的成像质量,结果表明,散射成像系统具有更高的成像锐度。     

成像光谱技术中机上实时数据压缩方法研究

根据成像光谱仪的特点用一系列串行的一维压缩实现二维图像压缩.提出了在机上对原始数据从光谱方向进行实时压缩的“二真值线性预测方法”.该法可做到压缩/复原后光谱特征信息不丢失.实验表明,对大多数光谱数据在1%的重建精度下,至少可获得2:1的压缩比.从总体而言,压缩后原始数据率可降低3～4倍.文中还对压缩数据的编码和误差进行了讨论.     

用于实时三维成像的双频结构光编解码方法

对三维重建中的实时性问题进行了研究,提出一种新的结构光双频测量方法。首先,投影光栅将基频正弦图案和高频正弦图案结合在一起,并保留一张图片作为直流分量,高频图案用于得出鲁棒性较好的高频相位信息,基频图案得出基频相位,并对高频相位进行展开,共5幅图片。其次,用相应的解码方法计算每一像素点的相位,滤除噪声干扰,得到照相机与投影仪的对应关系。最后,根据相位计算出每一采样点的三维坐标,实现三维重建。实验结果表明：计算得到的相位误差的方差为5.559 110-6 rad2,扫描时间为0.156 3 s,在保证实时性的同时有相对较高的精度。对表面深度变化复杂的物体进行三维测量,验证方法的可行性。相比较于传统的双频测量方法,本方法将投影图片数量减小到5幅的同时保持了较好的精度,可应用于扫描动态物体。