电子白板系统中参数标定方法的研究

为了避开复杂繁琐的摄像机标定过程,提出了一种基于CCD摄像机的电子白板系统参数标定新方法,实现了开机自动标定系统参数的功能。采用Harris角点检测算法成功提取了参考点的像素坐标,并直接运用射影变换交比不变性,推导出白板边框图像像素距离与实际物理距离的映射关系式,进而获得了摄像机的光心坐标。简要分析影响系统标定精度的因素,并设计出减小标定误差的方案,最后搭建实验平台标定系统参数。实验结果表明:该标定方法实现简单,应用方便,且对于单位长度为1 cm的标定块而言,标定误差小于0.04 cm。     

基于一体化摄像机的清晰度评价函数研究

清晰度评价函数的选择是一体化摄像机实现对焦,以获取高质量图像很重要的依据。针对一体化摄像机的实时性和简易行,对几种常用的清晰度评价函数算法分别从高效性、无偏性、单峰性和灵敏度等进行了较全面的性能比较。分析结果表明:Laplace函数和Brenner函数的峰顶宽度相对较窄,灵敏度高,因此适合于小范围精确调焦。Tenengrad函数、Robert函数和平方梯度的峰顶相对较宽,在焦点附近具有比较高的灵敏度,同时也有一定的调焦范围,适于中等范围的自动调焦,这对于一体化摄像机所需要的自动调焦控制具有指导意义。     

热红外相机光机系统设计

以气象观测应用为目标,提出一种基于非制冷微测辐射计的热红外波段相机光学设计方案,该光学系统焦距60 mm,光谱范围8～14 μm,视场角7°.综合三片分离式结构和双高斯光学结构设计了红外物镜,优化后物镜成像质量达到衍射极限.进行了物镜的无热化结构设计,分析结果表明在-20℃～60℃范围内,物镜成像弥散斑直径接近爱里斑直...     

本质安全型防爆摄像仪的研发和应用

高清4G公网防爆摄像仪系统是为石油化工等高危防爆环境研制的便携移动防爆摄像系统。如何在高清4G模块高发射功率、多储能元件的前提下实现设备的总体防爆指标以满足国家标准是本文解决的重点问题。基于防爆理论,通过提高设备防爆电容设计门限和降低电路容值设计的电容管理手段,对整体设备的储能元件进行了极限防爆限制,优化设计了4G-LTE无线摄像模块的最低储能电容解决方案;利用双半波振子天线列阵技术实现天线设备的发射功率限制硬件保护,采用软件保护手段实现双重防爆保护,从设计原理上保证了研发的高清4G摄像仪满足《GB 3836.1-2000》防爆要求。在保证防爆性能和设备功能的前提下,设备电容容量降低了50%,设备远场电场强度9%。     

超高速分幅相机中的无鬼像光学系统

超高速光电摄影系统是目前最常用的一种高速摄影设备。在进行超高速光电分幅相机光学系统的设计时,由于面数较多、结构较为复杂,很容易在像面附近形成鬼像,从而影响成像的锐度和对比度,干扰目标的识别。为了解决鬼像的问题,本研究从光学系统中的关键器件像增强器出发,分析了鬼像形成原因,并进一步采用光纤面板对像增强器进行了优化设计,从而克服了鬼像问题。采用本光学系统组成的超高速光电分幅相机拍摄了高压火花放电的过程,实验结果表明,得到的图像无鬼像。利用该系统可以方便地进行纳秒时间尺度的超高速摄影实验研究,拍摄的照片无鬼像,有利于目标的精确识别和解读。     

融合热释电红外传感器与视频监控器的多目标跟踪算法

现有基于热释电红外传感器的多目标跟踪系统在目标之间距离较近或者轨迹相交的情况下存在着误差较大的缺点.针对此缺点,提出了一种新型的基于热释电红外传感器与视频监测器协同工作的多目标跟踪方案.该方案可以充分利用两种传感器的优势,弥补在目标跟踪中的不足.算法采用最小二乘法利用热释电信息进行定位,并通过从图像或热释电传感器信号的幅频特性中提取特征信息来校正联合概率数据关联算法的关联矩阵,有效避免了错误关联.实验表明,该方案在多目标交叉情况下跟踪误差仅为其它算法的八分之一到四分之一.     

Integrated Digital Image Correlation considering gray level and blur variations: Application to distortion measurements of IR camera

The acquisition of images with different modalities may involve different alterations with respect to an ideal model. Inhomogeneous brightness and contrast, blur due to non-ideal focusing, distortions are common. It is proposed herein to account for such effects for instance by registering a calibration target image with an actual optical image to measure lens distortions. An Integrated Digital Image Correlation (I-DIC) algorithm is proposed to account for the above artifacts and the algorithm is detailed. The resolution and uncertainty of the technique are first investigated on synthetic images, and then applied to the measurement of distortions for infrared (IR) images. The procedure is shown to reduce drastically the residual level assessing the validity of the image formation model, but more importantly allowing for a much improved registration of images.     

基于两平行线及其线上三点的摄像机标定方法

在大视场交通监控摄像机的标定中,由于不便于放置大尺寸标定靶标,常采用交通标线构成的特定几何图形替代标定靶标,但许多交通场景仅有一组平行的车道分界交通标线,难以获得传统标定方法所需的标定约束条件。针对此类交通场景,选取两平行交通标线和其中一条线上的三点作为标定参考物,依靠其中一条线上三点在单幅图像中的像素坐标、三点间的两个距离值及平行线间距作为约束条件来完成摄像机的标定。建立了图像坐标系与世界坐标系之间新的换算关系,推导出了摄像机内外参数的求解公式,探讨了旋转角对测量误差的影响。实验结果表明,在约束条件不足的情况下能够获得较好的摄像机参数近似解,沿道路方向上的测距精度优于对比文献的结果,具有标定参考物选取容易、操作简便、几何约束条件少等优点,适用于交通监控系统中大视场摄像机的快速标定场合。     

LAMOST光纤单元定位参数研究

大天区多目标光纤光谱天文望远镜LAMOST是世界上光谱获取量最大的望远镜,4000个双回转光纤单元的精确定位是关键因素之一。根据对星像观测的要求以及单元的定位方式,确立了所需的7个定位参数,研究了在复杂现场环境下获取定位参数的具体流程和可行性算法,包括光重心法、摄像机快速标定算法、基于最小二乘拟合圆算法、空间坐标旋转算法等。通过模拟星像观测仿真测试和现场星像试观测证明,定位参数精度能很好地满足观测需求。目前LAMOST望远镜观测光谱获取率已达到90%以上。     

六自由度机构位姿的单相机照相测量研究

用单相机对新型的六自由度机构样机的六个自由度位移进行了非接触式照相测量。简要回顾了照相法的研究概况及该测量研究的工作背景;介绍了相机标定原理及具体标定方法。建立了被测样机的CAD模型,进行了自由度位移仿真,将仿真结果作为理想数据与实测数据进行比较,从而获得测量误差,并对测量误差进行了初步分析。探讨了单相机照相测量法的应用前景。