宋骥[1]2003年在《基于锥面镜的全景成像系统》文中进行了进一步梳理全景图像处理已经成为一个重要的研究领域并被运用于机器人视觉和全景成像系统等应用中，本文较为系统地分析了全景图象发展的历史和现状，在讨论现有的全景图象实现技术的基础上，在图象处理学，光学，机械设计学的基础上提出基于锥面镜的全景图象生成方法。该方法包括：景物图象在柱面上的投影描述；由柱面投影图象(柱坐标)到平面摄像管(极坐标)的“圆锥变换”；逆圆锥变换；圆锥反射镜与摄像机和投影仪的机械连接结构(光路设计、强度和可调节性)等几个方面。在对该方法的理论，实现，系统设计等方面进行了详细的讨论的基础上我们设计并制造出投影系统的模型，用所设计的成像仪器作了初步的模拟，并用软件实现了全景图象转换的整个过程。在软件模拟方面我们对所成图象的精度，以及优化方法作出了较为详细的分析，并给出了实验结果。 最后参照现有的方法和传统的图象拼接方法和线阵扫描方法在性能，图象恢复质量，恢复速度，实现开销等全景图象领域涉及的方面进行了比较，结果证明，这种基于锥面镜的全景图象生成方法具有相当大的优势和发展潜力。全景图象技术在工业，军事，娱乐等各方面有着广阔的应用，而基于锥面镜的全景图象生成方法在我国的研究才刚刚起步，该方法的提出，大大简化了全景图象的恢复过程，使全景图象的生成速度有了很大提高，并在一定程度上改善了图象的质量。 根据锥面镜全景图象生成速度，图象质量等特点，在本文的最后对全景图象的应用作了进一步展望。
娄静涛[2]2009年在《面向室内叁维重建的单幅全向图水平直线检测与定位》文中研究表明室内环境的叁维重建是计算机视觉中的重要问题,在虚拟漫游、机器人导航、生活娱乐等领域有着广泛应用。室内环境几何特征明显,空间水平直线和竖直直线构成了室内环境的基本特征和总体框架。研究水平直线和竖直直线的空间定位可以有效地辅助解决室内环境的叁维重建问题。折反射全向图像具有“一次成像,全向获取”的优点。本文针对非单视点折反射全向成像系统中水平直线和竖直直线的成像特点,设计了一种基于单幅非单视点全向图像的空间直线检测与定位方法,实验证明该方法具有较好的结果。论文的主要工作包含以下几方面:(1)分析了室内环境叁维重建与空间水平、竖直直线定位的关系;室内环境中,水平直线和竖直直线是大量存在的,根据直线间相交、共面、平行及垂直关系,可以构建出室内环境的基本框架,达到辅助叁维重建的目的。(2)由于全向图中竖直直线是一条径向射线,其检测比较简单,本文重点研究水平直线所成的像。采用全向Hough变换检测折反射全向图中的水平直线,推导了空间水平直线在非单视点全向图中的成像特点,根据成像特点对全向Hough变换进行了改进,根据成像特点对全向图进行预处理,剔除了非水平直线所成的像,提高了检测的效率;(3)针对非单视点折反射全向图中水平直线的定位问题,提出了基于“主像点/非主像点”的两点定位算法,证明了该算法的可行性和正确性,分析了像点提取精度对实验结果的影响;(4)对锥面折反射全向成像系统和抛物面折反射全向成像系统进行了对比分析,得出锥面折反射全向成像系统更加适合室内环境的叁维重建。最后采用两点定位算法,基于锥面折反射全向成像系统进行了仿真实验,实验取得了较好的结果。
张云虎[3]2015年在《基于Pandaboard的图像采集、展开、显示与编码压缩研究》文中研究说明随着数字图像处理和嵌入式技术的不断发展,加之工程实践中的应用需求,全景成像技术得到了越来越多的关注,被广泛应用于地址勘探以及管道内壁质量检测等,然而目前已有的全景成像方法存在体积大、携带不便,设备成本较高,图像采集过程繁琐等缺陷。本文在传统全景成像理论的基础上,提出了一种基于截头锥面反射镜的嵌入式全孔壁成像设计方法,这种方式具有操作简单,携带方便,并且能够对采集到的图像实时展开、显示等优点,能够更好的适应实际的工程实践,提高工作效率。本文分四个部分阐述了课题的研究内容。首先介绍了课题的研究意义与背景,同时对数字图像处理和嵌入式技术的发展情况作了简要描述;然后,介绍系统的硬件组成,对系统的嵌入式开发平台进行搭建;接着,通过传统成像原理的介绍,设计了本文中的全景环形成像系统,实现了对孔壁图像信息的采集;最后,详述系统软件部分的实现,由于需要对采集到的环形图像进行实时展开、显示与编码压缩,所以系统使用了多线程编程,主要由图像数据采集线程,图像数据传输线程,原始图像展开与显示线程,原始图像编码压缩线程四个部分组成,图像数据采集线程调用V4L2通过摄像头采集原始图像数据,采集到的图像数据进入缓冲队列,图像数据传输队列做出队列操作,分别将数据发送给原始图像展开、显示线程和原始图像编码线程,这两个线程获得图像数据后分别做相应的处理,完成图像的实时展开、显示以及原始图像的编码压缩存储。本文最后对系统进行了测试,说明了系统能够实现对全孔壁图像数据的采集,并能够对采集到的图像进行实时处理和显示,基本达到了设计要求。另外,对以后的研究工作作了展望。
邹先坚, 王川婴, 韩增强, 汪进超, 王益腾[4]2018年在《基于孔内立体像对成像的地应力方向测量方法研究》文中研究说明深部岩体地应力的测量对岩土力学与工程地质具有重要的意义。由于传统的地应力测试过程较为复杂,在深孔中更是难以实现,因此本文提出一种利用全景立体钻孔成像技术和受力状态下钻孔形态特征快速、有效、准确地确定地应力方向的测量方法。该方法利用基于双锥镜成像原理的全景立体钻孔成像技术获得钻孔孔壁同一位置不同视角的两幅立体像对图像,通过对像对图像构建钻孔孔径形态数值以刻画钻孔孔壁的几何形态特征。根据地应力的作用下圆形钻孔孔壁变成椭圆形孔壁,进而推导出圆形孔壁变成椭圆之后的标准椭圆方程,并建立椭圆形态参数与地应力方向的关系。据此,结合全景立体钻孔成像技术获得钻孔孔壁的几何形态(椭圆形孔径),计算出椭圆长轴与坐标轴的方向,进而测得孔内的地应力方向。最后利用标准模型进行模拟测试。结果表明该方法测量的钻孔几何形态与实际的应力方向保持一致,验证了该方法的正确性和可靠性。该方法应用了最新的钻孔成像技术,在不依赖岩体物性参数的前提下,实现了基于钻孔形态的地应力方向的直接获取,为深部岩体地应力的测量提供一种新的途径和测试方法。
李桂娟[5]2012年在《身管内膛疵病检测系统设计及实现》文中认为身管内膛的检测在武器发射装置的生产、使用和维护当中,都有着举足轻重的作用。为了改善目前身管内膛检测操作复杂、工作效率低、精度低等缺点,本文对实时身管内膛光电检测技术进行了研究。在调研身管内膛检测技术研究现状的基础上,结合机器视觉图像处理技术,设计了基于图像处理技术的身管内膛疵病检测系统。该检测系统主要包括硬件结构和软件平台两部分。硬件结构设计主要包括光学全景成像测头结构、CCD摄像机与镜头的选型及LED照明系统设计；系统软件平台主要包括图像采集、图像处理、检测工作标定准备、疵病检测和结果输出四个模块。设计完成的疵病检测系统能通过人机交互界面,控制图像获取设备CCD采集身管内膛全景环状图像,能对采集到的身管内膛图像进行各种基于疵病检测的图像处理操作,并对测试结果进行实时显示、保存、打印输出等。实验结果表明,设计的身管内膛疵病检测系统具有检测结构性能好、适用性强,疵病检测精度高,系统实时性好等优点,能够满足实际身管内膛检测需求,具有较高的应用价值。
陈立栋[6]2012年在《互补结构分辨率增强的折反射全向成像系统研究》文中研究表明全景成像技术的出现能够满足人们获取叁维空间360度全方位场景信息的需求，其中将曲面反射镜和常规成像设备相结合的折反射全向成像技术，凭借一次性无缝全向成像、系统设计灵活的特点，近年来得到越来越广泛的研究和应用，已成为当前全景成像技术研究的主流方向。然而随着研究的不断深入，折反射全向成像技术固有的空间分辨率低且分布不均匀问题已成为严重限制其推广和深入应用的主要瓶颈。本文研究采用硬件设计和软件处理相结合的思路，全面系统地解决折反射全向成像的分辨率问题，从折反射全向成像系统结构着手进行创新，提出一种新颖的互补结构折反射全向成像系统设计方法，并针对性地研究全向成像系统标定、全景展开、高精度图像配准、全景图像融合及超分辨率重建等问题。本文的主要工作及创新点包括：（1）基于多个反射面的互补结构折反射全向成像系统设计方法不改变现有的折反射全向成像系统结构，仅靠后期的图像处理无法从根本上解决全向成像的分辨率问题。将多个反射镜面相结合，提出一种互补结构的折反射全向成像系统设计方法，利用多个镜面的反射作用使得同一空间点分别在全向图的内、外环互补二次成像，不仅使得全向成像的分辨率分布更加均匀，而且全向图的内环和外环之间存在显着的互补特性，为下一步进行图像融合和超分辨率增强研究提供重要基础和前提。（2）基于双向映射精确插值的折反射全向图柱面全景展开方法传统的全景展开算法并没有考虑折反射全向成像的畸变特点，图像插值时邻域点的空间位置及其与当前插值点的距离都是在全向图空间中衡量的，影响了插值精度。提出一种基于双向映射的折反射全向图展开为柱面全景图像的插值方法，通过光路跟踪得到图像间的坐标映射关系，首先将所要生成的柱面全景图像中每一点正向映射到原始的全向图中，确定插值邻域点，然后将这些邻域点逆向投影到柱面全景图像中，针对邻域点在柱面全景图像中呈非网格型分布的特点，采用非均匀二维插值算法进行图像插值运算。该方法既准确地定位插值邻域点，又避免了全向图的非线性畸变对邻域点权重计算的不利影响。（3）考虑反射镜姿态标定的互补全景图像对精确配准方法将互补结构折反射全向成像系统采集得到的全向图的内环和外环分别投影展开可得到两幅配对的柱面全景图像，高精度的配准是融合这两幅柱面全景图像进行分辨率增强研究的必要前提和基础。通过对导致这两幅柱面全景图像之间差异的原因进行深入分析，提出考虑反射镜姿态标定的互补全景图像对精确配准方法：首先，根据反射镜边沿成像的椭圆边界线对反射镜空间姿态进行标定，基于标定结果将全向图的内环和外环分别展开为两幅初步配准的柱面全景图像；然后，基于普适最小二乘法求解多项式变换模型，对两幅初步配准的全景图像进行更精确的亚像素级配准。（4）基于非下采样Contourlet变换的互补全景图像对融合方法将非下采样Contourlet变换引入互补全景图像对的融合方法研究，紧密结合两幅柱面全景图像的互补特性和各自优缺点，详细分析和研究了非下采样Contourlet变换域的低频分量和各方向高频分量的融合策略，提出了一种基于非下采样Contourlet变换的互补全景图像对融合方法，兼容了全向图内环展开的全景图像水平条纹清晰以及外环展开的全景图像垂直条纹清晰的优点。（5）基于交叉选择核回归插值的全景图像超分辨率增强方法柱面全景图像超分辨率增强问题实质就是在高分辨率的柱面全景网格上如何利用全向图内外环成像对应的两组非均匀采样点集进行插值，重建出高分辨率的柱面全景图像。将自适应核回归方法引入柱面全景图像的超分辨率插值重建问题，结合两组散乱采样点集的分布特点，在使用自适应核回归算法进行插值时选择性地区分插值参考点的来源，提出一种基于交叉选择核回归插值的全景图像超分辨率增强方法，生成一幅明显高于全向图原始采样分辨率的柱面全景图像。
王川婴, 邹先坚, 韩增强[7]2017年在《基于双锥面镜成像的钻孔摄像系统研究》文中研究指明为了突破以往钻孔成像技术的基本假设(钻孔孔壁是圆柱面)和平面成像问题,从而实现钻孔内岩体结构的真叁维成像,自主研发了一套基于双锥面镜成像的钻孔摄像系统。该系统主要由组合式双锥面镜、罗盘、光源、遮光罩、摄像装置和透明玻璃等部件组成,并给出了孔内双锥面镜立体像对成像的方法和全景像对图像的解算公式。通过系统测试与结果分析可知,该系统可以从2个不同角度对同一孔壁结构特性进行像对成像,并得到钻孔孔径的形态变化特征和孔壁细节的差异特征,实现了孔内360°岩体结构的全景立体像对成像和精细化探测。该系统设计巧妙、结构简单、易于实施,提高了对孔壁岩体细微结构的识别能力和探测的精度,有效推动了钻孔摄像技术的发展。
段英丽[8]2012年在《基于非球面的折反射全景成像系统设计》文中研究说明全景成像系统以真实场景为数据源，采用特殊成像装置，获取水平方向上360°视场和垂直方向上等于或者大于180°视场。由于其可以完整的表达周围环境的信息，所以越来越多地应用在场景视频监控、机器人视觉、管道测量、医学内窥检查等方面。本文的研究内容围绕折反射全景成像系统展开。首先，对全景成像系统的国内外研究和发展现状进行了总结；其次，阐述了现有的全景成像系统的各种实现方法，分析了多图像拼接系统和特殊光学元件系统的基本原理及其具体实现方法，并从五个角度对上述方法进行比较与总结；最后，基于折反射全景成像技术的理论分析，对反射镜面型的选择进行了详细的讨论，设计了一种新的非球面反射镜的折反射全景成像系统，通过对系统结构的优化设计，在ZEMAX中仿真其成像效果，结果满足全景成像的要求。
佘巧燕[9]2012年在《基于全景视觉的直升机旋翼共锥度测量系统标定技术研究》文中进行了进一步梳理全景视觉成像系统能够达到大于半球视场的成像范围,且相机关于对称轴的旋转不会对场景造成很大的影响,它的优良特性被广泛应用到机器人导航、叁维重建、视觉监控、虚拟漫游和视觉测量等诸多领域,是近年来的研究热点之一。然而全景视觉系统拍摄得到的大视野图像是以图像畸变为代价的,畸变产生的原因很多,包括全景的结构设计、镜面参数的选择和相机性能参数等。为了得到直观的图像或是场景重建,需要建立一个模型完整的估计像素上的点和空间中的点一一对应关系,这是相机从二维图像获取叁维信息所必不可少的步骤,称之为标定。本文主要研究将全景视觉应用到直升机旋翼共锥度测量中时所需要采用的标定方法,并在标定的基础上对旋翼锥度值进行测量。主要从以下几方面进行说明：首先对全景视觉成像系统的发展、应用和国内外的研究现状进行了说明,其中折反射全景视觉系统是应用最为广泛的全景视觉模式,为了方便后续标定、测量和研究的进行,本文对折反射全景视觉系统模型进行了主要介绍,目前主要有透视模型,径向失真模型和球面投影模型,其中球面投影模型经提出后不断完善,被证明不仅适应于单视点折反射成像系统,对于非单视点成像的鱼眼镜头也可以用这一模型解释。再结合本次论文的研究背景,对直升机旋翼共锥度已有的测量方法进行了介绍。然后在折反射成像系统的球而投影模型的基础上提出了一种标定方法,这一方法灵活易行,但是主要是针对单视点全景系统的标定。同时给出了一种基于任意图像的标定方法,这一方法对系统的单视点约束不做要求,可以分别估计出镜面参数和相对相机的位置关系,但是基于这种方法对直升机进行测量的话需要对系统有很强的约束,因此虽然易于标定但是不易于测量。因此主要提出了一种根据单视点的标定原理对直升机旋翼共锥度进行测量的方法。这一方法仿照球面投影的标定原理,通过在旋翼上粘贴标定块,进而可以对旋翼的锥度差进行测量。最后经过对两种标定方法的比较和旋翼测量原理的说明,选择基于球面投影模型的标定方法作为本次实验的研究内容。同时根据新提出来的在旋翼上粘贴标定块的方法来对旋翼桨叶在零锥度时的平面进行标定,根据这一标定结果可以确定旋翼系统与全景系统的相对位置关系,根据这一相对位置关系的转换可以解得旋翼的锥度差不为零时的值,并对测量结果按照激光测量得到的数值进行验证,最后证明基于这一标定方法和侧量方法可以得到满意的结果。
韩文强[10]2012年在《微细管道管壁缺陷检测系统构建技术研究》文中研究表明汽车发动机缸体微细管道存在的缺陷会严重影响发动机的使用寿命和汽车的行车安全，再回收利用中也必须对管壁缺陷进行严格检测。目前的管壁缺陷检测方法大多适合于大尺寸管道，有限的几种针对微细管壁的检测方法也存在自动化程度低等缺点。为了克服这些不足，本文通过初步构建的实验系统验证了基于机器视觉的微细管壁缺陷的自动化检测实现方案。本文主要研究了基于机器视觉的汽车发动机缸体微细管壁缺陷检测系统的构建技术。微细管道的狭小空间制约了机器视觉中传感器内置直接成像的实现过程，本文基于锥面镜全景成像原理，利用特殊的成像和照明部件——视像管，研究了传感器外置新模式，实现了机器视觉检测原理在微细管壁检测中的应用。视像管将外部照明光线导入被测管内部，又将内壁信息传输至外部接收相机，解决了微细管内部照明和成像的问题。采用PWM方法和PID算法，设计并实现了亮度可快速、自动调节的照明系统，以满足不同环境下的照明需求。结合电控位移导轨、倾斜台、旋转台、升降台和测量相机初步构建了实验系统，同时对系统构建过程中的同轴对准和同步问题进行了深入研究，设计了详细的处理流程。根据管壁图像的特点选取了相应的图像处理方法，并基于OpenCV图像处理库予以实现，完成了检测系统软件设计与编程。本文还就影响管壁缺陷测量误差的相关因素进行了分析。本文在实验室中构建的微细管壁缺陷检测系统实现了对直径8mm，深100mm管的管壁缺陷检测，可以检测出0.3mm以上的孔状缺陷，能够达到要求的标准差0.05mm以内的检测精度。本系统的建立验证了全景成像原理在微细管壁检测中的可行性，为后续的工业化应用奠定了理论基础。
参考文献：
[1]. 基于锥面镜的全景成像系统[D]. 宋骥. 汕头大学. 2003
[2]. 面向室内叁维重建的单幅全向图水平直线检测与定位[D]. 娄静涛. 国防科学技术大学. 2009
[3]. 基于Pandaboard的图像采集、展开、显示与编码压缩研究[D]. 张云虎. 西安电子科技大学. 2015
[4]. 基于孔内立体像对成像的地应力方向测量方法研究[J]. 邹先坚, 王川婴, 韩增强, 汪进超, 王益腾. 工程科学与技术. 2018
[5]. 身管内膛疵病检测系统设计及实现[D]. 李桂娟. 南京理工大学. 2012
[6]. 互补结构分辨率增强的折反射全向成像系统研究[D]. 陈立栋. 国防科学技术大学. 2012
[7]. 基于双锥面镜成像的钻孔摄像系统研究[J]. 王川婴, 邹先坚, 韩增强. 岩石力学与工程学报. 2017
[8]. 基于非球面的折反射全景成像系统设计[D]. 段英丽. 西安电子科技大学. 2012
[9]. 基于全景视觉的直升机旋翼共锥度测量系统标定技术研究[D]. 佘巧燕. 哈尔滨工程大学. 2012
[10]. 微细管道管壁缺陷检测系统构建技术研究[D]. 韩文强. 天津大学. 2012
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