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。     

高度自动化获取书籍扫描图像畸变参数的理论

提出一种利用打印直线获取书籍扫描图像畸变校正所用参数的新方法,可提高畸变参数获取的自动化程度。对于打印在纸张上的直线,当打印纸夹在书籍中扫描图像时,打印纸随着书籍页面弯曲成曲面,它也随之弯曲成空间曲线,其扫描图像则为平面曲线,包含了页面弯曲状态的信息。理论上分析了该平面曲线与畸变参数之间的关系。利用这种关系及最小二乘法原理,对该平面曲线上的点进行曲线拟合,可自动计算出对应页面的畸变参数,不再像以前那样必须进行人工调整。     

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。     

平面物体在曲面状态下扫描仪图像的校正实验

平面物体在曲面状态下经扫描仪扫描后,其图像将发生复杂的畸变。提出了用椭圆柱面加平面模型来描述实际扭曲的情况。基于二元曲面模型的投影畸变和成像畸变数字校正理论,推导了具体的畸变校正公式,并给出了确定成像畸变系数的实用方法。实验结果表明,经校正后投影畸变能够从最大的56%降低到2 5%;成像畸变能够从最大的8 4%降低到0 3%;投影畸变和成像畸变的组合畸变能够从最大的70%降低到3 1%。图像灰度直方图标准偏差的误差可从491%降低到6 5%。     

平面物体在曲面状态下扫描仪图像的校正理论

平面物体在曲面状态下经扫描仪扫描后,其图像将发生复杂的畸变。提出将其分类为灰度畸变、投影畸变和成像畸变。通过理论分析,提出了在二元曲面模型下对投影畸变和成像畸变进行数字校正的方法,给出了对灰度畸变进行数字校正的实用方法。     

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。     

高准确度光电成像测量系统图像畸变校正算法

在以CCD为核心器件的光电成像测量系统对物体进行线度测量中,成像光学系统的固有特性使得数字图像存在畸变,根据像差理论建立了三次多项式的畸变校正模型,分析比较了不同的灰度重建方法的优缺点,进行了双线性插值的灰度重建.对一种校正图像进行了噪音点滤除,进行了仿真实验.校正后的图像可用于高准确度的成像测量.     

广角镜头桶形畸变的二元二次多项式修正法

为了修正广角镜头的桶形畸变,提出了一种基于二元二次多项式的修正方法,阐述了其图像的像素坐标校正和像素灰度恢复方法。该方法首先用模板对广角镜头进行对准相对标定,然后用二元二次多项式拟合畸变图像与非畸变图像像素坐标之间的规律,最后把该方法应用于某广角镜头拍摄的图像,并采用最小二乘法对校正效果进行评价。结果表明:在不考虑视觉系统具体参数的情况下,该方法能够有效地对广角镜头桶形畸变进行修正。     

书籍扫描图像畸变模型的可视化描述及应用

利用设备无关显示技术在计算机屏幕上显示一条仿真曲线、一个矩形和一个箭头,可视化地描述在扫描时书籍页边的变形情况、页面上的均匀条带及成像系统对称中心的位置。通过调整仿真曲线,使之较好地反映页边实际变形,并使矩形的大小和位置及箭头的位置合适,可对存在严重畸变的书籍扫描图像进行较好的校正,而无需用户精确地测量这些随具体情况而变化的参数。校正后,用OCR(Optical Character Recognition)软件进行文字识别时,总的平均纠错率为94.5%,页平均纠错率最高达99.6%。用TWAIN(Technology Without An Interesting Name)标准直接从扫描仪读取图像数据,并用椭圆拟合方法方便地测量扫描仪的成像畸变系数。     

航空变焦距镜头非线性畸变快速校正方法EI北大核心CSCD

针对航空变焦距镜头的非线性畸变随焦距变化而变化的问题,提出一种地面离线标定和机上在线校正相结合的快速校正方法。利用单参数除式模型校正镜头畸变,根据模板图像中共线点的投影不变性,采用变步长优化搜索方法求解出若干离散焦距下镜头的畸变系数和畸变中心坐标,分析了畸变参数随焦距变化的规律,建立了畸变参数与焦距之间的经验公式。在飞行实验中,将实际工作焦距值代入经验公式得到相应畸变参数对实景图像进行自动校正。对模板图像与实景图像的校正结果表明,该方法能有效校正变焦距镜头的非线性畸变,对3幅不同焦距下的720 pixel×576 pixel模板图像校正平均均方差约为2.68 pixel,平均校正时间约为4.82 s。该方法具有效率高,便于自动化实现和工程应用的优点。     

Line-based camera calibration with lens distortion correction from a single image

Camera calibration is a fundamental and important step in many machine vision applications. For some practical situations, computing camera parameters from merely a single image is becoming increasingly feasible and significant. However, the existing single view based calibration methods have various disadvantages such as ignoring lens distortion, requiring some prior knowledge or special calibration environment, and so on. To address these issues, we propose a line-based camera calibration method with lens distortion correction from a single image using three squares with unknown length. Initially, the radial distortion coefficients are obtained through a non-linear optimization process which is isolated from the pin-hole model calibration, and the detected distorted lines of all the squares are corrected simultaneously. Subsequently, the corresponding lines used for homography estimation are normalized to avoid the specific unstable case, and the intrinsic parameters are calculated from the sufficient restrictions provided by vectors of homography matrix. To evaluate the performance of the proposed method, both simulative and real experiments have been carried out and the results show that the proposed method is robust under general conditions and it achieves comparable measurement accuracy in contrast with the traditional multiple view based calibration method using 2D chessboard target.     

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。     

A corrected method of distorted printed circuit board image

This paper proposes a corrected method of distorted image based on adaptive control. First, the adaptive control relationship of pixel point positions between distorted image and its corrected image is given by using polynomial fitting, thus control point pairs between the distorted image and its corrected image are found. Secondly, the value of both image distortion centre and polynomial coefficient is obtained with least square method, thus the relationship of each control point pairs is deduced. In the course of distortion image processing, the gray value of the corrected image is changed into integer with bilinear interpolation. Finally, the experiments are performed to correct two distorted printed circuit board images. The results are perfect and the mean square errors of residual error are tiny.     

基于球面透视投影约束的全景环形透镜畸变校正

全景环形透镜将折反射面集成到一起,能无扫描地瞬时得到围绕光轴的360度超大视场,在机器人导航、视频监控和虚拟现实领域得到了广泛的应用.其成像机理是将围绕光轴的视场二次反射投影到环形平面上,图像存在严重的切向和径向畸变.本文根据全景环形透镜的特点采用基于球面透视投影模型对图像进行校正.首先建立含有畸变参量的全景环形透镜校正模型,将空间直线点映射为球面点,然后使用遗传算法将球面点拟合为球面上的最佳大圆,求出变形校正参量,进而校正全景环形像.仿真和真实图像实验表明,环形图像的切向和径向畸变得到了很好的校正.     

基于新型靶的CCD摄像系统畸变测量与校正

深入研究了测试图案对测量畸变的影响。提出"一靶测试法"进行畸变测量与校正,拍摄了自行设计、制作的"综合点阵靶板"的畸变图像,图像处理得到其畸变点位置,并与理想点位置进行对应比较。建立多项式模型确定畸变点与理想点的位置校正关系,理想点位置由理想成像得到,并运用最小二乘拟合算法求得多项式系数,标定整个CCD摄像系统的畸变。"综合点阵靶板"采用灰色圆点黑色间带图案,方便了点按序标记排列,从而确定畸变点与理想点的一一对应。对2.6 mm焦距的广角CCD镜头摄像系统进行了畸变测量与校正,其重复测量,校正精度达到0.3%。