基于卷积反投影的CT系统参数标定和成像模型

该文考察了电子计算机断层扫描(CT)系统的参数标定和未知样品的成像问题。基于标定模板的接收信息,建立了多个优化模型,并求解得到了模板的旋转角度、探测器间距和旋转中心,从而解决了CT系统的参数标定问题;采用傅立叶变换和卷积反投影法建立了介质吸收率重建模型,根据CT系统对X射线接收信息的数值,并结合已标定的参数,采用MATLAB编程求解,得到了未知介质的吸收率、形状和位置,解决了CT系统的参数标定和成像问题。     

CT系统参数标定及成像研究与设计

CT系统除需要设备支持外,参数标定精度和成像模型对扫描效果具有显著影响.本文巧妙地利用模板与探测器的关系,寻找最佳标定位置,精确地对CT扫描系统进行参数标定,在此基础上,建立含有插值、滤波、局部搜索算法的CT介质成像优化模型,并列举实例进行图像重构模拟分析,最后利用逐差法设计更加精确的标定模板.     

CT系统的参数标定及成像方法研究

该文利用X射线在介质中的衰减规律以及电子计算机断层扫描(CT)图像重建的相关知识,建立了CT参数标定的单目标拟合优化模型以及CT成像的滤波反投影图像重建模型。首先结合X射线在介质中的衰减规律以及Radon变换的相关理论,基于最小二乘原理建立单目标拟合优化模型。然后利用遗传算法对旋转中心点以及探测单元间距进行分组优化多次求解,求解结果基本收敛于同一数值。之后在标定的CT系统参数下,结合CT图像重建相关知识,运用傅里叶变换以及傅里叶切片定理,建立CT图像的滤波反投影图像重建模型。基于探测器单元的接收信息,求解图像重建模型得到正方形托盘上各个位置的吸收率信息,并构建介质在托盘上的位置和形状。最后通过对原数据信息进行图像重建并对比,验证了模型的可行性。     

基于图像重建的CT系统参数标定与成像模型

针对CT系统中,由探测器的接收信息确定介质形状的问题,首先基于解析几何原理,分析了旋转中心、X射线方向、介质吸收率和探测器接收数据之间的关系;然后根据标定模版所测数据,利用回归分析、二重搜索等算法,求解得到CT系统的参数;最后,基于傅立叶切片定理,建立了CT系统成像模型,通过图像重建中的滤波反投射方法和相应的平移变换得到未知介质的灰度矩阵,实现介质形状的确定。实验结果表明,该方法CT系统在图像重建方面有很强的可靠性和较大的精确度。     

基于双三次插值的鱼眼图像校正

通过标定板对鱼眼镜头成像模型参数进行标定,建立了特定鱼眼镜头图像校正模型,并应用该模型对鱼眼图像进行校正.利用双三次插值方法对鱼眼图像非特征点进行插值,校正效果良好,解决了鱼眼镜头所成影像的畸变问题,能较好地应用于视觉导航与监控领域.具体做法是:（1）利用自制的平面标定板标定鱼眼图像;（2）通过标定之后的镜头畸变参数,利用双三次插值算法将畸变的鱼眼图像还原为满足人眼视觉效果的透视图像.     

基于Harris多摄像头孔壁图像的全景拼接技术

提出一种适用于多摄像头孔壁图像畸变校正和全景图像拼接的算法。为获取360°孔壁图像信息,采用四个广角镜头成像设备采集图像,针对孔壁图像的特殊性,提出一种改进的畸变图像校正算法。首先通过平面网格模板法进行摄像机标定,计算畸变参数,为消除孔壁曲率的影响,提出基于参数微调的畸变图像校正算法。并且通过双线性插值算法进行灰度重建。其次为消除孔壁曲率造成的边缘信息的缺失,提出柱面信息还原法将图像展开,还原孔壁的真实像素信息。通过改进的Harris角点检测算法提取图像角点,利用RANSAC算法进行匹配对提纯,计算变换矩阵,采用融合速度较快的渐入渐出融合算法,得到孔壁全景图。     

三通道偏振成像系统的标定研究

针对现有偏振成像系统无法对天空进行实时性检测的问题,提出一种实时三通道偏振成像系统。对系统存在的误差来源进行详细分析并针对相应误差提出标定方法。利用积分球对CCD线性度进行标定,通过对采集灰度信息的处理,得出光源亮度与图像灰度呈线性关系;同时针对三路独立通道之间灰度响应不一致问题,利用积分球产生完全非偏振光对灰度响应非一致性误差进行了多次重复标定与校正。标定实验结果表明,通过对CCD线性度标定和灰度响应不一致性的标定,灰度响应不一致性得到了明显改善,提高了偏振信息的解析精度,系统偏振角测量误差小于0.6%。     

月球车立体视觉系统现场标定方法

针对星球探测任务中星球漫游车自主避障和导航的要求，建立了一种基于平面模板的现场标定方法，实现月球车视觉系统的现场标定．针对月球车视觉系统的广角畸变的特点，引入径向和离心畸变模型，利用最大似然估计（MLE）对内、外参数进行非线性优化求精，并对图像进行畸变校正；计算摄像机间相对位置，实现了紧凑的双目视觉外极线校正．实验表明，该方法快速、简便，获得了较高的标定精度．     

一种Kannala模型的鱼眼相机标定方法优化

针对鱼眼相机自身大视场、超短焦距等特点,使传统的基于小孔成像模型的相机标定算法无法实现其标定这一问题,提出了一种基于传统Kannala模型的鱼眼相机标定优化方法。首先研究了鱼眼相机的相机成像模型和畸变类型,并在传统Kannala模型基础上,建立分段多项式逼近模型实现原模型优化。其次根据传统Kannala模型和优化模型分别获得相机内参数和畸变系数,并通过内参数和畸变系数获得畸变校正图像。最后对得到的畸变校正图像利用反投影误差和多视图立体视觉三维重建分别定量和定性分析算法的优越性。相机检校反投影误差分析及三维重建可视化效果证明了所给优化模型相机标定的有效性。     

直升机旋翼共锥度测量系统的设计与实现

基于视觉技术提出了一种应用高速摄像机测量直升机旋翼共锥度的新方法,给出了系统总体的设计方案并对成像误差进行了分析.基于相似性准则,讨论了直升机动平衡旋翼台模型中关键部件参数的计算方法.提供一种简洁快速的摄像机内部参数标定方法.通过相关实验验证了标定算法的精度.围绕滤波与边缘检测技术设计了图像处理软件,实验结果表明测量系统误差精度在1.5mm内.     

基于滤波反投影算法磁感应成像仿真图像重建

【目的】利用一组亥姆霍兹线圈为激励源,进一步研究磁感应成像技术。【方法】系统模型由背景物体、异物、亥姆霍兹线圈和20个检测线圈构成。利用滤波反投影算法重构图像,分析不同位置和不同体积大小的异物的重构图像结果,并且通过3个客观参数即相关系数、归一化均方距离和归一化平均绝对距离客观分析成像结果和实际图像的差异。【结果】当异物靠近边缘,图像的相关度为54.009,位置定位精度3 mm以内。异物体积较大时,图像的相关度为71.340。【结论】异物越靠近边缘,或异物体积越大,重构图像的质量越好,3个参数指标最优。     

CT系统参数标定及成像

针对CT系统旋转中心、探测器单元距离、射线方向的标定问题,首先建立原点在椭圆中心的平面直角坐标系,给出射线穿过介质的长度与射线方向、探测器单元距离和原点到射线的最远距离三个参数之间的解析关系式;然后利用接收器吸收信息与对应射线穿过长度成比例这一条件,可得每次旋转时相邻两个接收器接收信息的比值与它们对应射线穿过长度的比值在理论上相等,从而以这两个值的最小二乘误差为目标函数建立非线性规划模型,求解得到单元距离和旋转的射线方向,进而标定CT系统的参数。针对CT系统接收器接收信息的还原问题,建立了利用Radon反变换进行求解和切线区域取交集法进行验证的复原模型。     

基于滤波反投影算法磁感应成像仿真图像重建

【目的】利用一组亥姆霍兹线圈为激励源,进一步研究磁感应成像技术。【方法】系统模型由背景物体、异物、亥姆霍兹线圈和20个检测线圈构成。利用滤波反投影算法重构图像,分析不同位置和不同体积大小的异物的重构图像结果,并且通过3个客观参数即相关系数、归一化均方距离和归一化平均绝对距离客观分析成像结果和实际图像的差异。【结果】当异物靠近边缘,图像的相关度为54.009,位置定位精度3mm以内。异物体积较大时,图像的相关度为71.340。【结论】异物越靠近边缘,或异物体积越大,重构图像的质量越好,3个参数指标最优。
     

CT系统参数标定及图像重建模型

当今,CT系统被广泛应用于医疗与工业生产中。精确的几何参数标定和准确的图像重建方法是CT系统研究课题中的重要任务。本文以2017年高教社杯全国大学生数学建模竞赛A题为例,依据Radon变换和最小二乘方法,经过坐标变换,建立优化模型求解出系统的旋转中心、初始角度和探测器间距。基于所求参数,采用滤波反投影算法,通过平移及旋转修正完成图像的重建。     

模板图像数量对摄像机标定结果的影响分析

标定图像数量对摄像机标定有着重要的影响.就这个问题,文献中一般仅仅讨论满足模型参数约束所需的最少图像数量,然而,仅仅根据最少图像数量标定得到的结果往往精度低,稳定性差.文章从模板图像数量对摄像机标定结果的稳定性、标定参数的不确定性和标定结果的精度等几个性能指标的影响进行了分析.结果表明,当标定图像达到一定数量时,标定性能的几个主要指标趋于稳定,这时增加更多的图像对摄像机标定结果影响并不明显.这些定性和定量结果对从事摄像机标定的研究人员具有重要的参考价值.     

基于双目立体视觉的三维重建方法

基于双目立体视觉视差原理,结合halcon视觉开发库标定摄像机的内外参数,利用标定结果校正目标图像;引入多重网格算法以及像素灰度、梯度、平滑度相结合的相似度判断准则对校正图像进行立体匹配,获得连续稠密的视差图;根据深度信息恢复原理获取三维点云,并采用移动最小二乘法对三维点云进行平滑滤波;最后运用基于贪婪算法的三角剖分实现物体可视表面三维重建,并对重建表面进行形态学处理填补黑洞.实验结果表明,物体重建表面光滑连续,视觉效果令人满意.     

基于OpenCV的挖掘机器人摄像机参数标定

为了建立挖掘机器人视觉系统摄像机测量模型,提高视觉测量精度,分析了挖掘机器人摄像机视觉系统内、外参数成像模型及摄像机非线性畸变参数,确定了适合挖掘机器人视觉系统的标定参数。通过采集自制的棋盘标定模板不同方向的七幅图像,基于OpenCV技术实现了对模板角点的提取。通过七幅图像进行标定实验,实验结果获得了摄像机模型的线性内部参数矩阵,标定出了摄像机非线性模型的径向畸变系数,摄像机外部旋转矩阵及平移向量,并给出了标定参数误差。研究结论表明采用角点提取方法,标定误差可达亚像素级,能够满足挖掘机器人视觉系统的标定及视觉测量精度要求。     

双目立体视觉摄像机标定及精度分析

以VC++为开发平台,采用开源的OpenCV函数库实现张氏标定算法;以标定板上的角点为测量对象,进行双目立体视觉系统的三维数据测量.采用标定获得的摄像机参数对模板图像进行校正,使用Harris算子进行角点提取,并对各行各列角点进行最小二乘直线拟合,以其交点为最终的角点位置,最后进行角点匹配与反求.测量结果的精度分析表明...     

一种新的三维CT扫描系统投影坐标原点的高精度测量方法

针对实际的三维CT扫描成像系统射线源焦点和探测器成像面的位置不能直接测量的问题,提出了一种简单易行的投影坐标系原点位置精确测量方法.利用双圆目标体二次成像获得的DR(Digital Radiography)图像,配合图像、图形处理方法和最小二乘拟合技术求取不同成像位置下的目标体圆心投影坐标,然后求解方程组得到投影坐标系的原点坐标.实验结果表明,所提出方法的测量精度达到了实际扫描系统的重建要求,并且实现简单、具有较强的抗噪能力.     

自动判别基坑支撑位置的图像识别方法

提出了一种基于设计信息的基坑支撑位置图像识别方法.首先,在室内相机标定的基础上对采集到的基坑图像进行镜头畸变校正;然后,利用控制点法确定相机在真实世界坐标系中的位置和姿态(以下简称位姿);根据针孔摄像机模型成像原理将支撑区域投影到图像上;再对形成的支撑图像区域进行特征提取,使用颜色分量关系对图像特征进行分析,以达到判断支撑是否施工完毕的目的;对基坑的所有支撑进行循环判断,最终得到当前基坑施工的支撑位置.与传统数字照相识别方法相比,能有效避免复杂施工现场环境的干扰;最后,给出了一个基坑支撑位置识别的工程实例.结果表明,基于设计信息的识别基坑施工过程支撑位置的方法是有效可行的.