在幻影成像系统中,投影式成像装置具有制造成本低、成像系统操作便捷的优点,但由于投影光线发散和光源处光束偏轴角的存在,投影图像照射到四棱锥斜面时会发生几何畸变,导致三维模型失真。针对该问题,提出一种投影图像局域几何畸变的校正方法。通过提取投影图片,分析并建立投影图像形状和三维模型失真程度的映射关系,利用透视变换,构建投影图像局部几何畸变的矫正模型,实现三维模型的失真补偿。实验结果证明,校正后图像边长误差从34.4%降低到3.3%,角度误差从18.3%降低到3.3%,验证了该方法的有效性和可行性。
幻影成像 图像校正 透视变换 投影式成像系统 几何畸变 Phantom imaging Image correction Perspective transformation Projection imaging system Geometric distortion
1 中国空空导弹研究院, 河南 洛阳471009
2 红外探测器技术航空科技重点实验室, 河南 洛阳471009
高速机动、大视场、线扫等均会引起弹载大视场线列扫描红外图像的几何畸变, 从而影响巡飞弹的整体战术效能。利用探测器像面参数、坐标变换、地表模型、物像共线方程和墨卡托地图投影模型分别建立了相机的像方坐标方程、位姿变换方程、物像转换方程和物方地图投影方程, 进而构成了从像面坐标系到地图坐标系的完整严格成像模型, 利用Matlab对该模型进行静态仿真, 确定航高、摆扫角度、地表模型等模型参数造成的几何畸变特性的强度, 为弹载几何畸变校正算法的工程优化提供了依据。
红外 大视场 线列扫描 几何畸变 IR LFOV linear scanning geometric distortion 红外与激光工程
2020, 49(2): 0204002
1 西安建筑科技大学信息与控制工程学院, 陕西 西安 710055
2 西安科技大学通信与信息工程学院, 陕西 西安 710054
为解决多通道光谱图像数据成像过程中更换滤光片造成的几何畸变问题,研究了一种基于快速稳健特征(SURF)与最大子矩阵的多通道光谱图像配准方法。利用SURF算法提取了多通道光谱图像的特征,经过透视变换得到初步配准图像。针对配准后图像边缘出现零像素值无效区域的问题,提出了通过最大子矩阵检测图像中最大内接矩形的方法,去掉了无效边缘区域,最大化地保留了有效区域信息。对壁画的多通道成像数据进行了实验。结果表明,所提方法在图像尺度与亮度变化方面具有更好的稳健性,能够避免其他配准方法中无效区域对后续光谱重建与颜色复原的影响,在配准精度、信息最大化保留、时间效率方面也具有更好的性能。
光谱学 几何畸变 图像配准 光谱图像 特征提取 最大子矩阵 激光与光电子学进展
2019, 56(6): 063002
1 陆军工程大学石家庄校区 火炮工程系,河北 石家庄 050003
2 陆军工程大学石家庄校区 车辆与电气工程系,河北 石家庄 050003
在针对深孔类零部件内表面检测过程中因曲面特性引起的结构光图像几何畸变校正问题,一直是深孔内表面检测领域的难点。本文提出了一套针对结构光条纹图像的几何校正算法: 该算法首先针对无差别建模的深孔内壁模型内表面进行结构光检测; 然后基于离散映射理论搭建深孔内壁模型和内壁展开模型内表面之间的几何位置对应关系; 最后基于映射关系校正深孔内表面结构光图像存在的几何错位(畸变)。检测结果表明,所提算法能够有效提高几何错位的校正精度,在不考虑图像边缘的基础上,校正偏差达到亚像素水平; 并且因条纹斜率不一致造成的对应条纹最大间距(即距离偏差)控制在1.5 pixel范围内,即0.135 mm。
结构光 深孔内表面 图像几何畸变校正 structured-light deep-hole inner-surface image geometric distortion correction 光学 精密工程
2018, 26(10): 2555
1 中国科学院上海技术物理研究所,上海 200083
2 中国科学院空间主动光电技术重点实验室,上海 200083
3 中国科学院大学,北京 100040
4 上海市现场物证重点实验室, 上海 200083
针对目前基于单元探测器和线列探测器的红外成像仪不能较好兼顾大视场、高空间分辨率、高温度灵敏度的问题, 研制了一套基于非制冷型面阵红外探测器的大视场热红外成像仪, 实现了75°大视场、0.4 mrad空间分辨率和50 mK(NEΔT)温度灵敏度指标.建立了面阵摆扫图像畸变校正模型, 较好地解决了面阵摆扫图像定位精度低和图像拼接裂缝问题.研究成果对大视场面阵摆扫红外成像技术的发展具有重要的参考价值.
大视场 高分辨率 非制冷型面阵红外探测器 几何畸变 wide field high resolution uncooled infrared array detector geometric distortion
1 中国航空工业集团公司洛阳电光设备研究所, 河南 洛阳 471000
2 大连理工大学信息与通信工程学院, 辽宁 大连 116024
图像几何畸变在大视场光学系统中非常普遍,对于高畸变率光学系统以及高分辨率图像的实时几何畸变校正成为一个技术难点.讨论了投影系统预畸变的模型,分析了光学系统的畸变特性,提出了一种预畸变图形显示位置可调整的几何畸变校正方法,以及相应的可实时实现双三次插值算法的硬件架构.该方法的优点是工程应用可行性高,畸变校正的结果更精确且显示图像完整.
畸变校正 图像处理 几何畸变 扭曲补偿 二维拟合 多项式近似法 distortion correction image processing geometric distortion warping compensation 2D-fitting polynomial approximation
北京航空航天大学仪器科学与光电工程学院精密光机电一体化技术教育部重点实验室, 北京 100191
空冷凝汽器散热面温度场测量是研究空冷凝汽器换热机理和传热特性的基础。提出一种基于图像拼接的空冷凝汽器散热面温度场测量方法。利用四台红外热像仪对散热面纵向进行拍摄,通过移动清洗支架对其横向进行拍摄,得到124幅具有重叠区域的红外子图像。对子图像进行几何畸变校正,并消除辐照度不均衡影响。以基管中心为特征,利用灰度投影的相位相关算法进行图像配准,获得散热面的完整配准图像,最大配准误差为1 pixel。基于拼缝处有限行或列的灰度均值对已配准图像进行平滑处理,获得的连续温度场图像的最大空间分辨率较单幅图像提高了4倍,每个像素对应的散热面尺寸为12 mm,测温精度达到±0.4 ℃,可为优化空冷机组运行提供准确全面的空冷凝汽器温度分布信息。
测量 空冷凝汽器温度场 图像拼接 灰度投影 几何畸变校正 光学学报
2013, 33(11): 1112003
1 中国航空工业集团公司洛阳电光设备研究所,河南 洛阳471009
2 大连理工大学信息与通信工程学院,辽宁 大连116024
图像几何畸变在大视场光学系统中普遍存在,对于高畸变率光学系统以及高分辨率图像的实时几何畸变校正已成为一个技术难点。分析了现有硬件实现架构的不足,提出了一种按照图像数据的奇偶像素以及奇偶行非线性缓冲的数据存取结构,利用提出的结构以及双线性插值算法实时实现了视频图像的几何校正和灰度校正。实验结果表明,该方法用较少的存储器资源,方便地实现了较复杂的图像插值算法,达到了对高畸变率、高分辨率图像实时去畸变且处理延时小的目的。
光学系统 几何畸变 畸变校正 双线性插值 optical system geometric distortion distortion correction bilinear interpolation FPGA FPGA
海军航空工程学院 控制工程系, 山东 烟台 264001
为了增加红外凝视焦平面阵列系统成像仿真的置信度, 对系统中的成像几何扭曲效应进行了产生机理分析, 从二维图像像素角度出发, 在空域通过寻求各阵列元对应像素点的径向畸变量建立成像扭曲模型, 并利用反演解析的方法对畸变图像中的像素灰度值进行估算, 实验仿真结果表明, 几何扭曲效应的存在严重影响了系统的成像效果, 几何扭曲效应的建模仿真对后续的系统性能评估和算法研究至关重要。
红外凝视焦平面阵列 几何扭曲 反演解析 infrared staring focal plane array geometric distortion inversion analysis
中国科学技术大学精密机械与精密仪器系, 安徽 合肥 230026
广角成像系统在近距离倾斜摄像获取大场景平面信息时,图像会存在透视变形与径向失真综合的非线性几何失真。利用网格模板成像,结合透视投影下的共线点列的交比不变性原理,通过非线性优化获得径向失真模型参数,实现径向失真的校正;通过透视变换方法构建变换矩阵求得变换系数,进而实现线性梯形失真的校正。对广角镜头焦距为14 mm,相机倾斜角为43.34°,边长1200 mm正方形模板成像的几何失真进行了校正实验,经对不同位置分布点的精度分析,得到各位置点的相对误差均小于1%。表明校正算法适用于非线性几何失真的处理,且具有较高的校正精度。
图像处理 几何失真 交比不变性 径向失真 图像校正