立体成像系统数学模型和视差控制方法

立体成像技术是电视技术新的发展方向．为此提出并建立了立体成像系统的数学模型，对平行成像系统和会聚成像系统进行比较，推导了产生舒适立体图像的最大水平像素差离散值的取值范围，为立体成像的视差控制提供了理论依据．实验验证了立体成像系统数学模型是正确的，可作为研究、设计和研制立体成像系统、处理立体图像信号的参考。     

一种标定立体成像系统的新方法

在立体成像系统中，两相机的位置、取向、倾角由于机械上的困难，很难保证固定不变。因此，在匹配问题解决后，必须对成像系统进行标定，才能最终提取关于景物的三维信息。基于此，提出了一种成像系统的模型及其误差量定义，同时给出了用最小二乘法拟合立体成像系统参数的算法。     

立体相机微距拍摄质量客观评价方法

在充分研究立体相机参数设置准则基础上,提出了一种立体相机微距拍摄质量的客观评价方法.结合平行和会聚相机不同的内部结构及成像规则,分别研究两种立体相机的内部参数和场景参数对拍摄质量的影响,通过大量主观实验,最终建立了立体相机微距拍摄质量客观评价模型.实验结果表明,所提出的评价模型与主观评价结果基本一致,能够反映立体相机微距拍摄质量的优劣.     

基于单片机的LED立体成像系统设计

立体成像可真实地再现立体空间中的事物形态,具有显示信息量更大,互动性强的视觉体验.本文设计了一种以单片机作为控制核心的LED立体成像系统,针对3D动态图案成像的功能需求,采用双层控制策略,即通过串口PC机向单片机发送命令,再由单片机对LED立体成像系统进行驱动和控制.试验结果表明本系统的设计方法可为大型三维立体成像系统的研发提供一定的技术支持.     

棱镜单目立体视觉系统的参数最优化

针对基于棱镜的单目立体视觉系统，提出了一种分析和选择系统参数的最优化方法.该方法可以使系统拍摄到的图像以最佳的位置满足立体视觉算法处理的需要.从系统的建立和参数的选择角度分析了单目立体视觉系统的组成.引入了一种计算系统成像区域的数学方法，使用空间直线来表示光线的传播，利用光的折射定理的向量计算方法，解出光线经过棱镜折射后的直线方程，通过空间直线的关系确定系统的成像区域.通过对该系统成像区域的重新定义，将成像区域与捕获的图像联系起来，从而选择最佳系统参数配置.     

3D立体成像研究

本文首先介绍了3D立体成像技术的起源、发展以及成像原理,然后着重研究了3D立体成像在眼镜式和裸眼式技术中的几种主要技术,指出了3D立体成像技术的缺陷,最后分析了3D立体成像技术的发展趋势。     

基于立体成像系统的架空输电线路通道监测

视频监控在输电线路运维检测中已得到广泛应用,但传统二维成像缺少深度信息无法准确测得真实空间距离。本文提出了一种基于立体成像系统的架空输电线路通道监测方案。方案分为三个阶段:首先,系统标定阶段对立体成像系统标定,获得系统内、外参数;然后,在架设建模阶段对立体成像系统进行现场安装,并建立导线监控空间点数据库;最后,实时检测阶段识别异物,并寻找异物与监控空间点数据库的最小值作为异物与导线的空间距离。通过现场实验,建立了10 kV、杆塔高8 m、杆塔间距100 m的输电线路通道模型,实时检测出了人为设置的异物与异物到导线的空间距离,验证了本文方法的可行性。     

基于监视器的双目立体视觉的立体效果

首先提出了一个基于监视器的双目立体视觉模型，然后重点分析了由视差引起的立体效果，以及直线段立体成像的立体效果．最后通过实验证实了论文的结论，并给出了一个虚拟植物可视化立体展现的实例．对于直线段立体成像的情形，定量分析和实验表明，当观察者保持双眼平行地远离或靠近屏幕时，看到的各点深度都相同的图像虽然会产生移动，但是不会感到有明显的形变．这为立体图像尺寸的测定提供了可行的方法．     

基于双目立体视觉的排爆机器人自动目标抓取

目前各种多关节、多自由度的排爆机器人在实战中都存在操作复杂、速度慢的问题.为此,基于双目立体视觉设计并实现了一个排爆机器人的目标物自动抓取系统.该系统能根据目标物在两摄像机获取的图像坐标计算其三维坐标,从而对机械臂进行轨迹规划和控制,完成目标物自动抓取.首先,建立了一个完整的双目立体视觉系统数学模型,然后,用张氏平面法标定两摄像机的内参数,再采用最小二乘法进行立体标定,得到双目立体视觉系统的外参数,从而根据目标物在左右摄像机成像得到的图像坐标计算其三维坐标.实验表明该系统能在满足作业精度要求的前提下,大大提高排爆作业的易操作性.     

立体成像微观过程的理论分析和实验验证

本文论述了立体成像的双目生理特征,柱镜板成像的数学表达式,分析和讨论了立体成像微观过程中柱镜板节距ｐ、编码变换因子Δｘ’、编码宽度ｓ的影响,并由实验结果得到了最佳值的取值范围。     

基于虚拟深度的聚焦型显微光场相机深度测量标定

针对聚焦型显微光场相机在内部光学参数未知的情况下,进行了基于虚拟深度的深度测量标定。首先基于高斯光学建立光场成像模型,推导出虚拟深度与实际深度间的函数关系。然后选择单一角点的标定板,在不同深度位置进行拍摄;该角点在多个宏像素中重复成像,相邻重复像点的间距随深度位置改变而变化;利用图像匹配的方法计算相邻重复像点的距离和虚拟深度值,并与实际深度一一对应进行曲线拟合。根据拟合结果,分析了不同深度位置下,该光场成像系统的深度测量分辨率。最后,通过拍摄已知倾角的倾斜棋盘格标定板,进行深度测量并分析测量误差,在主镜头工作距离靠近镜头方向2 mm(10倍景深)范围内,测量误差小于5.35%。     

基于立体视觉的摄像机标定方法的研究

摄像机标是立体视觉获取三维空间信息的前提与基础。标定结果的好坏直接影响着三维测量的精度及三维重建结果的好坏。笔者首先在本文中对摄像机标定的基础知识作了简要的介绍,采用三维标定块标定摄像机,避免传统的利用标定板标定摄像机丢掉了Z维的坐标信息所引起的误差,同时考虑相机的径向畸变因素,以提高标定精度。实验结果表明该方法精度较高,能满足立体视觉系统的需要。     

单摄像机立体视觉测量的研究

立体视觉测量的单摄像机结构相对双摄像机结构在结构尺寸、检测速度和经济成本上有明显的优势,有着广泛的应用前景。从原理和结构方面分析了单摄像机立体视觉测量的结构精度。结合双目立体视觉的基础与单摄像机测量结构的具体组成,用数学方法解析各个因素的影响情况,得出较为直观的数学描述;对结构尺寸和精度要求进行综合考虑,针对大视场角结构设计的复杂性,完成结构设计过程,提出较合理的结构形式;通过相应的实验进行精度验证和分析,验证了设计和分析方式合理性。     

折反射全景成像系统综述

本文首先简单地介绍了各种类型的全景成像系统,然后对折反射全景成像系统近几年的研究现状及成果进行分析,着重对不同类型的折反射全景成像系统原理进行了分析比较。最后讨论了折反射全景成像技术的应用前景和未来发展。     

基于非成像模型的摄像机校准方法

作为摄影测量关键部件的摄像机,其校准精确度直接影响了整个测量系统的测量不确定度．通过对常规摄像机校准技术的研究,发现基于内参数成像模型的校准方法会因为内参数综合优化的相关性干扰和非线性求解的不确定性使校准的畸变参数不稳定,且无法修正由镜头透镜组制造中的曲率变化非连续平滑等造成的非模型化畸变．结合航空摄影测量光学实验室方法与垂线法,以摄像机的成像原理为依据提出基于非成像模型的校准方法,以实现逐像元（甚至亚像素级）畸变的细化修正．实验表明,该校准方法的角度测量精度为±5″,系统不确定度为10×10-6,并可适用于所有的相机和镜头．     

Subpixel imaging method with area-array CCD sensors and experiment

A novel high resolution imaging technique—subpixel imaging with area-array CCD sensors—is presented. The imaging method is practical as demonstrated by the computer simulation and experimental results. It is useful to reduce the effective focal length and enhance the spatial resolution. As there are no moving elements, the subpixel imaging system will be suitable for space application.     

回转窑胴体二维热图像实时检测系统

研究了一种用于回转窑的红外成像系统；讨论了系统的基本组成原理、红外摄像机主要参数的选择和微计算机处理系统的有关接口电路．该系统能对回转窑表面的二维热图像进行实时摄取、显示、存储和分析．实践证明，该系统具有处理实时、操作简便、稳定可靠、功能齐全等优点．     

面向裸眼3D的半全局立体匹配视差优化方法

针对基于双目相机的裸眼3D显示的实时性和真实性问题,研究高精度、高效的双目立体匹配算法来获取高质量的深度信息。采用半全局立体匹配算法获取初步的视差估计量,在此基础上,建立基于一致性检验、中值滤波、多层次均值滤波和视差绘制方法的组合优化方法。实验结果表明,视差优化方法能够使视差的均方根误差下降40%左右、像素错误匹配比率下降20%以上,从而获取高精度的深度信息,为裸眼3D的虚拟视点实时精确绘制奠定技术基础。     

应用于空间环境的CMOS图像传感器

空间环境的特殊性对图像传感器的功耗、体积、抗辐射能力等有特殊的要求。在空间技术应用领域,CMOS图像传感器由于具有集成度高、抗辐射能力强、功率低等优势,正得到越来越多的应用;提供了一个采用航天级CMOS图像传感器进行数字照相系统开发的设计方案。     

半智能排爆机器人单手双目手眼系统的研究

针对目前排爆机器人手动控制方式的不足,研究和开发了一个单手双目手眼系统用于半智能排爆机器人的自动控制.单手双目手眼系统是半智能排爆机器人的重要组成部分和关键技术,该视觉系统利用双目立体视觉原理,采用Matlab7.0作为运算引擎,调用机器视觉处理软件EVision6.2中的EasyMatch模式匹配库进行立体图像匹配,能实时捕获排爆机器人周围的图像信息、进行摄像机标定、图像预处理、立体图像匹配、确定机器人未端手爪与可疑目标物的相对位置坐标,并把图像实时显示在控制台,自动控制手臂靠近并准确地抓取可疑目标物.该半智能排爆机器人成功地抓取实验,表明了该立体视觉系统在精度上能够满足半智能排爆机器人的项目要求.