智能车竞赛中的运行稳定性探究

以追寻信标的智能车竞赛为例,探讨了智能车在运行过程保证稳定性的要素并提出了改进型处理方式.采用滤光片结合遮光板的CMOS摄像头,并对摄像头图像进行滤波,提高了图像识别稳定性;采用增量式PID算法和前馈-微分先行式PID算法分别控制舵机和电机,提高了姿态控制稳定性;采用线性CCD、红外对管、轻触开关、倾倒保护开关检测突发情况,并利用舵机、电机规避突发情况,提高了突发处理稳定性.     

全景图像几何畸变校正的算法研究及其软件实现

对于360°视场的全景图像,本文提出了分别对其进行切向和径向畸变校正的处理算法,并用插值处理提高处理精度。达到了将全景图像恢复为常规视场平面像的目的。它是进一步图像分析的前期工作。     

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。     

广角镜头图像畸变校正系统的研究

介绍了一种广角镜头图像畸变的实时校正系统。通过对光学系统畸变原理的分析,采用一定的算法对像素空间的位置进行几何变换,减少了由镜头大视场带来的几何畸变。整个系统以FPGA为核心控制器件,结合数字图像编码解码芯片和SDRAM存储器,可实现视频图像的实时校正。时钟倍频器在系统中可以为SDRAM及其控制模块提供与其它时钟同相位的高频时钟。     

摄像机图像相对畸变系数的计算

主要论述了摄像机相对畸变系数的计算方法。该计算方法包含了三个计算过程 :第一 ,规定了每个像素理想像高的坐标表示法 ;第二 ,在坐标系中确定理想像高相对畸变系数的一般表示 ;第三 ,利用光学系统的对称性 ,经过适当的坐标变换 ,逐点计算出整幅画面实际像高的坐标表示。给出了计算步骤 ,并通过编程可获得摄像机的四个相对畸变系数的文件。     

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。     

合成全息图常见图像畸变问题的分析

合成全息图存在特殊的图像畸变问题。以研究图像畸变问题为目的,分析了场景采样、全息图记录、再现系统的几何关系,提出了该畸变问题产生的原因,解释了造成的影响,并简要讨论了一些改进方法。     

图像像素坐标表示的镜头畸变模型

镜头畸变是影响测量精度的关键因素之一。非度量镜头畸变校正方法直接将图像物理坐标系下的镜头畸变模型应用于图像像素坐标系,忽略了非单位纵横比的情况。通过对成像过程进行分析,得到了更精确的像素坐标表示的镜头畸变模型,对现有的镜头畸变模型进行了修正,考虑了纵横比对镜头畸变的影响。通过实验,对新模型的可行性进行了验证,实验结果表明,新的模型能够有效地提高了测量精度。     

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。     

图像显示系统几何畸变的测量及校正

为了保证图像显示系统能够产生120°的大视场,在系统中使用了超广角耦合物镜,这样就不可避免地存在几何畸变。提出了一种基于点物成像原理,并采用数码相机和精密单轴转台进行畸变测量的方法,介绍了测量原理和测量过程,根据测量后得到的畸变规律,采用数字图像处理的方法对几何畸变进行了校正。校正后,图像显示系统的畸变小于0.4%,完全能够满足导弹景象匹配系统定位误差及定位概率的检测要求。     

B型超声诊断仪图像中的声像畸变

木文运用射线的方法,对于线扫和扇扫B超诊断仪中因圆柱形异物对声波的折射而导致柱后物体的图像畸变,导出了定量的理论公式,并对线扫公式作了少量理论和实验的图像对比。     

水下光束漂移激光图像抗畸变识别

针对水下激光传输存在光束漂移现象,分析了光束漂移图像对光学相关识别的影响和帧间光束漂移图像噪声的不相关性。研究了抗畸变匹配滤波器设计,提出了基于相位匹配的畸变图像共同特征提取,并作为综合鉴别函数子特征的训练样本,设计了抗畸变综合鉴别匹配滤波器,并进行了仿真验证。Matlab仿真结果证明:抗畸变综合鉴别匹配滤波器设计,结合待识别图像随机散射噪声预滤波,可有效提高光学相关识别输出相关峰的峰值-相关能量比值和相关峰鉴别率值。     

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。     

二维位置灵敏探测器输出图像畸变的修正

高分辨(e,2e)谱仪采用二维位置灵敏探测器同时对能量和角度进行多道测量.二维位置灵敏探测器由级联使用的微通道板和电阻阳极板组成,由于电阻阳极板的边缘效应和制造工艺的缺陷,测量得到的位置图像与实际图像总会有一定的形变,存在一定的非线性.本文针对高分辨(e,2e)谱仪二维位置灵敏探测器输出图像的“桶形”畸变及位置非线性,采用一种简易的冷刻法(用脉冲信号来模拟真实电子束团),检验了二维位置灵敏探测器的Gear型电阻阳极板的线性好坏,并用分割成小三角形的方法找出测量得到的畸变图像与原始真实图像的映射关系,再用此关系对其它测量得到的畸变图像进行修正,并对修正的结果进行了评估.通过修正,由“桶形”畸变所造成的图像扭曲得到明显改善.修正后的x方向非线性由修正前的2.1%变为0.59%.这种检验和修正方法对其它领域类似探测器输出图像的修正也有一定的指导意义.     

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。     

采用广角数码相机测量图像显示系统的几何畸变

准确地测量含有广角耦合物镜的图像显示系统的几何畸变是实现图像显示系统几何畸变数字校正的前提和关键。提出了一种以非量测广角数码相机为测量设备的几何畸变的测量方法,首先给出了广角数码相机镜头畸变的标定方法,确定了数码相机镜头畸变系数,然后讨论了基于广角数码相机和Photoshop软件进行图像显示系统几何畸变测量的测量方法,分析了影响测量精度的因素。最后,将本文的测量结果与基于点物成像原理,采用单轴转台和普通数码相机进行测量的测量结果进行了对比,二者吻合得较好。从测量结果看,本文给出的测量方法,其测量精度可以满足工程要求,简单、易行。     

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。     

书籍扫描图像畸变参数自动计算精度的提高

建立了一个数据文件,用于存储一些在不同弯曲状态下书籍扫描图像页边灰度的曲线数据以及对应的多项式系数。利用多项式来描述在某种弯曲状态下像素灰度与页面上的对应点到扫描仪工作平面之间的距离关系。任意弯曲状态下的书籍扫描图像可以在数据文件中搜索到与其最接近的弯曲状态,并利用对应的多项式系数自动求得最佳畸变参数,用于图像的畸变校正实验,获得了较好的校正效果,最大误差由未校正时的63%下降到了4.4%。这使得在无需人工测量或调整畸变参数的条件下可自动校正书籍扫描图像。     

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。     

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。