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。     

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。     

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。     

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。     

面向开环扫描系统的超声图像畸变校正方法*

超声显微成像技术广泛应用于工业无损检测领域。相较于闭环、半闭环扫描系统硬件复杂、成本高,开环扫描系统结构简单、成本低,但由于无反馈机制会导致步进电机的非线性运动引起图像像素错位畸变。因此,消除非线性运动带来的错位畸变是采用开环扫描系统实现高质量超声成像的关键。该文提出集最大值投影法、最大类间方差法和中心坐标校正法于一体的MIP-Otsu-C³M方法,对开环扫描系统获得的硬币回波数据采用最大值投影法获取初始灰度图像,采用最大类间方差法获取感兴趣区域的B扫描图像边缘像素位置,并采用中心坐标校正法成功消除像素错位,解决了超声C扫描图像畸变问题。对消除错位畸变的回波数据进行飞行时间法和傅里叶变换法图像重建,直接获得了非畸变的三维图像和透视图像。该新颖算法也验证了最大值投影法可拓展至图像畸变校正应用。     

基于透镜畸变效应的仿人眼扫描系统设计

仿人眼扫描具有旋转与尺度不变性、背景信息压缩及变分辨率信息采集等优点,但传统的仿人眼扫描方法存在系统结构复杂、扫描速度慢等缺点,提出一种基于透镜畸变实现扫描环增长,采用阿贝棱镜旋转实现对目标视场扫描的仿人眼扫描方法。利用透镜畸变对不同视场下入射光斑进行放大,进而实现仿人眼光斑结构。通过物像关系求解透镜初始参数,将仿人眼扫描光斑的环间增长系数作为透镜畸变优化目标函数,对透镜参数进行非球面优化,获得透镜结构参数。设计的仿人眼扫描系统焦距为14.24 mm,工作距离为25 mm。仿真结果表明:入射高度为20 mm的1×16线阵激光能够对直径为27.66 mm的像面实现16环仿人眼扫描,扫描光斑的最大环增长系数为1.08。相比于传统仿人眼扫描方式,此文提出的方法具有成本低、结构简单、扫描速度快等优点。     

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。     

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。     

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%。     

Geometrical optics analysis for reduction of trapezoidal image distortion in a single prism-based optical fingerprint scanner

A single prism-based optical fingerprint scanner structure is mathematically analyzed by using geometrical optics approach. Important parameters including a tilting angle of the fingerprint accepting plane, a geometrical-optic distant difference, a trapezoidal image distortion, an object compression ratio, and an orientation of a two-dimensional image sensor are formulated for the first time in terms of all three angles of the prism and the prism material. In addition, based on our mathematical model, we propose to design all three angles of the prism in such a way that the plane accepting the fingertip observed from one side of the prism is normal to the optical axis of the system. In this way, the imaging plane is perpendicular to the optical axis, eliminating the trapezoidal image distortion and leading to ease of implementation. Experimental verification using three commercially available dispersion prisms made from three different glass materials and one prism based on our design concept shows that a prism with higher refractive index provides lower trapezoidal image distortion. The experimental data generally obeys our theoretical analysis.     

面向逆向工程的工业CT图像预处理系统开发

为了将工业CT技术应用于逆向工程中,开发了一个面向逆向工程的工业CT图像预处理系统。该系统主要通过图像处理、轮廓拟合和数据格式转换三个步骤对工业CT切片图像进行处理,输出的IGES格式数据能直接输入到专业化的逆向工程软件中进行３维CAD模型重构,减少了重构３维模型的工作量;输出的２维DXF格式数据能直接输入到AutoCAD软件中进行处理,提高了系统的灵活性。同时,提出了用加权方法计算拟合圆弧的圆心和半径,有效提高了曲线的拟合精度。并通过实例验证了该系统的正确性。     

高平均功率开关晶体热力学特性有限元分析

基于有限元数值方法,就不同的光强分布模型以及电光晶体固定或自由的边界条件,模拟分析了KDP,DKDP,LiNbO3,BBO开关晶体材料在高平均功率激光负载下的热力学特性。结果表明:激光作用数s后,温升分布基本与光强分布一致;晶体表面的最大轴向位移和最大拉应力随光斑填充因子增大而增大;晶体的力学边界约束对最大轴向位移及最大拉热应力的影响随着光斑填充因子的增大而增强;在相同的入射激光光源及相同的边界条件下,KDP上的温升最大,热畸变最严重,DKDP次之,而LiNbO3和BBO具有较低的温升值或较低的热形变和热应力。     

高分辨率遥感图像SIFT和SURF算法匹配性能研究

遥感图像匹配是图像校正、拼接的基础。由于遥感图像特征相似度大,重叠区域小,遥感图像对匹配算法的要求更高。本文首先从特征检测、特征描述和特征匹配三个方面,比较了SIFT算法和SURF算法在计算速度和准确度方面性能,然后研究了算法对遥感图像重叠度、度量距离的要求,并针对SURF算法对特征方向误差敏感的特点,提出一种oSURF算法;最后利用卫星1A级条带遥感图像分析各个算法优劣性。测试结果表明,相比于SIFT算法,SURF算法计算速度为SIFT的3倍,需要的图像重叠宽度仅为1.25倍描述向量尺寸,而在保证同样匹配率的情况下,SIFT算法则需要图像重叠宽度为1.5倍描述向量尺寸。本文提出的oSURF算法在保证计算速度的同时,准确度相对于SURF算法提升5%~10%,因此,oSURF算法更适合1A级条带遥感图像的拼接。