第一人称2D地形草图重建三维模型是具有挑战性的研究, 由于缺失一维信息, 多数研究都侧重于研究自由设计地形及提高真实感的地面纹理映射方法, 却并未涉及更符合普通用户手绘的目的并遵循摄影几何规律的真实空间位置重建, 本文提出手绘草图直接生成符合真实空间位置的三维模型生成方法。首先, 遵循二维草图既定的形状规律、视觉遮挡关系, 根据小孔成像规律构建相对深度关系; 然后, 通过采样不同深度层的轮廓数据点进行椭圆扩展来建立等高线图, 周向采样点的分形插值来计算地形单元; 接着通过旋转映射来实现空间地形单元的非刚性变形, 从而实现第一人称视角下同一轮廓不同三维模型的构建; 最后, 加入柏林噪声以添加三维地形细节展示的随机效果。实验结果表明: 在相同的二维草图透视下, 可以构建具有不同真实空间位置的三维地形模型, 与三种草图地形建模方法相比, 解决了真实空间位置重建的问题。本文提出的方法更符合用户的设计目的, 实现任意同一投影草图轮廓的三维地形真实空间重建, 得到多层遮挡地形草图的多种真实空间位置布局, 并能满足地形特征的展示, 弥合了艺术意图与数字建模之间的鸿沟。

针对高速摄像条件下双目同步立体匹配存在困难的问题,提出了一种基于双目相机的空间直线运动轨迹快速测量算法。在建立了摄像机空间坐标系的基础上,基于小孔成像原理以及目标点与对应点的映射关系,构建了成像模型。对算法原理的实验验证表明,通过遍历点对组合并对其测量结果求平均值可减小误差,验证了原理的可行性与算法的有效性。

提出一种机载成像系统目标被动定位算法, 应用机载成像设备, 实现对图像中目标的精确定位。首先, 根据镜头设计参数, 计算得到理想小孔成像模型下图像中目标点坐标信息, 并根据图像视场和分辨率, 计算得到目标在成像系统坐标系下空间信息; 其次, 根据成像系统安装位置信息和载机姿态信息, 计算得到目标在惯导坐标系下空间位置信息; 最后, 根据载机经纬度和高度信息, 计算得到目标实际位置信息。通过对采集到的实验数据进行分析, 结果表明, 文中方法具有较高的定位精度和处理效率。

环形编码孔成像技术具有高的探测效率和信噪比, 是一种解决低强度脉冲辐射源成像较好的技术。基于该技术, 利用Geant4建立环形编码孔中子成像的模拟过程, 获取6个不同位置的点扩散函数(PSF)和编码图像。根据空间移变图像分块原理, 将图像分成矩形和圆形分块, 每一块图像用RL迭代法复原, 去除边界明显畸变的像素, 这些像素强度由相邻的图像块像素到边界距离的加权系数叠加而成。模拟结果表明, 该方法提高了图像复原效果, 能够更好地诊断射线区域的空间分布情况。

为了克服经典成像测距对相机姿态和视差信息依赖的问题, 以观瞄发控装置的电荷耦合器件获取的单目图像为研究对象, 提出了基于姿态角估计的坦克目标测距方法.该方法首先利用多级尺度不变特征变换匹配算法实现目标姿态角的快速估计, 获取与当前目标姿态偏差最小的模板; 然后利用该模板和目标图像模拟立体视觉, 建立不依赖于相机姿态和视差的单目测距模型.该模型在远距离测距和小角度偏差的前提下, 将模板中的匹配特征点投影到等效平面世界坐标系中, 建立被测坦克图像点及其空间点的映射关系, 将测距问题转化为对相机外参量的标定, 从而求解出相机中心到坦克中心的距离.采用200 m到2 500 m范围内的坦克验证测距方法的性能, 对测量误差随距离的变化规律进行分析, 并将其与不同射程时导弹末制导交班的最大容许误差进行对比.结果表明, 该方法适用于观瞄发控装置获取的任意姿态图像, 实现了野战条件下单兵反坦克**系统的远距离、快速测距; 测量结果中相对误差小于4.9%, 绝对误差小于87.7 m, 满足导弹各个射程的最大容许误差的要求.

为了降低激光位移传感器的生产成本, 提出一套新型激光位移传感器系统的设计方法。该设计基于三角测距原理, 使用CCD 单板机作为光电探测器, 换用小孔光学系统替代透镜, 并针对小孔光学系统的特点对传感器系统重要参数的确定方法进行了研究, 编写图像处理算法提取目标图像中的位移信息, 从而达到非接触式位移测量目的。搭建了一套该新型激光位移传感器系统进行位移测量实验, 结果表明此系统可以达到量程为50 mm、精度为1 mm 的测量需求。

从几何学出发,研究了有限大小物经过有限尺寸小孔以后的成像规律。得到结论如下:对有限大小的物点和有限尺寸的小孔,随着物距的不同,小孔成的像会按成像规律进行放大,但是由于小孔的有限尺寸,故相比于真正意义上的小孔,该放大的像会进一步向上与向下弥散;弥散斑的大小和像距与物距的比值以及小孔尺寸有关,小孔成像并不是通常认为的严格意义上的透镜成像。

在目标识别、抓取和视觉蔽障的背景下，提出了一种基于特征点的单目视觉测量方法以克服特征点的匹配和单特征点提取误差对测量结果的影响。介绍了基于特征点的单目视觉测距基理。首先利用小孔成像原理，得出成像点与目标点的映射关系；然后通过对目标物和目标图像的分析，得出目标物与目标图像面积的映射关系，建立了视觉测量的直线测距模型；最后通过提取目标图像的特征点，将光心与目标物的距离关系转化为光心与特征点的距离关系。对提出的测距原理进行了实验验证，针对测量误差随距离增加而变大的现象分析了误差产生的原因，并对得到的实验数据进行了修正，修正后的误差最高为1.68%。与文献<参考文献原文>得到的误差率6.72%相比，有效提高了测量精度，验证了提出方法的可行性和有效性。

In order to estimate the position and orientation of an object with a single camera, a novel measurement method based on pinhole camera model with five reference points is presented. Taking the specially designed planar target with the monocular vision system, the projection line of the reference points is built. According to the projection model, the coordinates of the reference points in the camera coordinate system are estimated with the least-squares algorithm. Thus the position and orientation of the target are worked out. Experimental result shows that the measurement precision of angle is less than 0.2°, and that of displacement is less than 0.1 mm.