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深度成像理论与实现

红外与激光工程 2016年第7期45卷 242-246页

作者：刘子伟许廷发王洪庆申子宜饶志涛北京理工大学光电学院光电成像技术与系统教育部重点实验室北京100081

传统成像获取信息不足,成像质量有一定局限性。为此,提出了一种深度成像模型。模型包含深度矩阵、分解函数、散焦算子、自适应正则项等部分。深度矩阵的获取有双目立体视觉、结构光或飞行时间法等实现方法;分解函数用于将图像按深度值... 详细信息

传统成像获取信息不足,成像质量有一定局限性。为此,提出了一种深度成像模型。模型包含深度矩阵、分解函数、散焦算子、自适应正则项等部分。深度矩阵的获取有双目立体视觉、结构光或飞行时间法等实现方法;分解函数用于将图像按深度值的不同分割为若干子图像;散焦算子可以通过深度散焦法来计算;自适应正则项的引入能减少图像的阶梯效应,增强图像的光滑性。通过局部标准差和局部平均梯度这两个评价指标检验深度成像模型的效果。实验结果表明,深度成像模型效果显著。

关键词：深度成像计算成像深度深度散焦法

全张量磁梯度数据解释的均衡边界识别及深度成像技术

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地球物理学报 2018年第4期61卷 1539-1548页

作者：舒晴马国庆刘财李丽丽吉林大学地球探测科学与技术学院长春130021 中国地质调查局国土资源航空物探遥感中心北京100083

全张量磁梯度数据具有高精度、高分辨率、多参量的优点,能更加清晰地刻画地质体的分布特征,综合利用磁张量梯度数据准确地获得地质体水平位置和深度信息是解释的主要目的.磁张量数据的方向解析信号具有减小倾斜磁化干扰的优点,常被用来... 详细信息

全张量磁梯度数据具有高精度、高分辨率、多参量的优点,能更加清晰地刻画地质体的分布特征,综合利用磁张量梯度数据准确地获得地质体水平位置和深度信息是解释的主要目的.磁张量数据的方向解析信号具有减小倾斜磁化干扰的优点,常被用来圈定磁源体的水平位置,但解析信号强度随着地质体埋深的增加急剧衰减,难以有效识别较深的地质体.张量数据均衡边界识别技术,利用不同方向解析信号的比值函数,能有效地均衡不同深度地质体的响应,同时显示不同深度地质体的边界,提高了对较深地质体的分辨率.磁张量数据深度成像技术根据实测张量数据与假定模型张量数据的相关系数来给定地质体的深度,综合利用多参量数据联合反演提高了反演结果的准确性,且无需进行复杂的反演运算,是大数据量张量数据解释的有效方法.理论模型试验证明:磁张量数据均衡边界识别技术可清晰和准确地识别地质体的水平范围,受倾斜磁化干扰小;磁张量数据深度成像技术可准确地获得地质体的深度信息,具有较强的抗噪性.将上述方法应用于铁矿区实测航磁张量梯度数据解释,获得了铁矿体水平分布与埋深,深度结果与张量欧拉反褶积法计算结果一致.

关键词：磁张量方向解析信号均衡边界识别深度成像

基于菲涅耳透镜色散的双波长荧光显微深度成像

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光子学报 2018年第9期47卷 255-261页

作者：黄新荣郑继红刘悠嵘朱天赟缪涛上海理工大学光电信息与计算机工程学院教育部光学仪器与系统工程研究中心上海市现代光学系统重点实验室上海200093

提出一种非轴向扫描的细胞显微深度成像技术,在显微系统中加入菲涅耳透镜,利用菲涅耳透镜的色散将不同激发光波长聚焦到不同的轴向位置,以实现对两个或多个焦平面同时成像.基于405nm和532nm两种激发光波长,在传统的荧光显微镜的激发路... 详细信息

提出一种非轴向扫描的细胞显微深度成像技术,在显微系统中加入菲涅耳透镜,利用菲涅耳透镜的色散将不同激发光波长聚焦到不同的轴向位置,以实现对两个或多个焦平面同时成像.基于405nm和532nm两种激发光波长,在传统的荧光显微镜的激发路径中加入对应的两个成像探测器来探测两个不同焦平面所对应像面的成像信息,搭建得到一个能够实现探测深度约为12μm的基于菲涅耳透镜的荧光显微深度成像系统,并与基于显微物镜色差无菲涅耳透镜的荧光显微深度成像系统的成像深度和轴向分辨率进行实验对比.实验结果表明:加入菲涅耳透镜能够实现系统对不同焦面的同时成像;对于同一荧光波段,保证系统横向分辨率的同时,扩大了成像景深.该系统可以实现荧光生物细胞内部不同深度处的多波段同时探测.

关键词：显微系统荧光显微成像菲涅耳透镜荧光细胞焦距偏移深度成像轴向分辨率

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频谱编码深度成像实验研究

光子学报 2017年第4期46卷 115-120页

作者：廖九零高万荣南京理工大学电子工程与光电技术学院南京210094

频谱编码显微镜是用衍射光栅和光谱分析装置来获得显微图像.样品上不同的位置被不同的波长照明,通过对反射光光谱进行解码来得到空间信息.搭建了一个基于超连续光源和自制光谱仪的频谱编码显微成像系统,其横向分辨率为1.72±0.13μm(编... 详细信息

频谱编码显微镜是用衍射光栅和光谱分析装置来获得显微图像.样品上不同的位置被不同的波长照明,通过对反射光光谱进行解码来得到空间信息.搭建了一个基于超连续光源和自制光谱仪的频谱编码显微成像系统,其横向分辨率为1.72±0.13μm(编码线方向)和1.26±0.08μm(垂直于编码线方向),测得不同横向位置处的轴向分辨率有差异.对离体猪肝组织不同部位进行了成像(可见血管、肝窦内皮细胞和肝细胞);对鸡心组织以10μm深度间隔进行成像,测得不同深度处结构信息不一样.结果表明,采用该频谱编码成像的方法能够进行高分辨的深度成像.

关键词：成像系统显微镜频谱编码深度成像分辨率衍射红外成像

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TOF深度成像系统的研究与实现

TOF深度成像系统的研究与实现

作者：胡康哲武汉理工大学

学位级别：硕士

本文设计基于飞行时间法(TOF)的深度图像成像系统,研究距离成像算法、多设备成像、参数自适应控制、运动和宽动态场景成像以及相位混叠消除,分析系统参数和误差并设计一种快速误差校准方案。深度成像指测量场景的距离并输出深度图像。TO... 详细信息

本文设计基于飞行时间法(TOF)的深度图像成像系统,研究距离成像算法、多设备成像、参数自适应控制、运动和宽动态场景成像以及相位混叠消除,分析系统参数和误差并设计一种快速误差校准方案。深度成像指测量场景的距离并输出深度图像。TOF方法距离计算精度高、成像实时性良好。TOF成像系统可用于物体识别、场景重建和三维交互。本系统实现12m距离成像,室内最大误差5cm室外10cm距离精度,支持多设备、运动场景和室外强光场景使用。本文主要工作包括系统软硬件平台设计、TOF深度成像算法研究及优化,设计多种环境下的高精度成像策略,分析TOF系统主要误差,并设计一种高效的误差校准方法。详细内容如下。(1)设计并实现硬件和软件平台。围绕EPC660设计图像采集模块,针对室外环境以940nm红外LED阵列为光源,围绕RZ/A1H ARM处理器设计主控平台,实现最小系统电路和外围设备接口。开发CEU及USB2.0驱动保证高速图像传输,I2C驱动配置多种工作模式。实现相关采样图像的曝光、数据读出和传输流程。最终实现可靠的图像采集和传输平台。(2)研究连续波调幅(AMCW)模式距离算法在理想状态和实现的差异,提出增加相关帧采样有效减少谐波对距离精度干扰。针对多设备环境分析距离成像模型,采用伪随机噪声序列(PN)调制光源,解决多设备相位计算干扰问题。为了保证距离成像质量,研究返回光幅度值、曝光时间和背景光等指标,设计自适应曝光时间控制算法,保证变化场景精度稳定。(3)研究运动场景的成像模型,利用单帧双采样模式有效抑制运动模糊现象产生,保证深度成像的稳定性。研究宽动态场景成像特点,利用隔行独立曝光设计基于幅度和饱和检测的曝光时间控制方法,优化宽动态场景成像效果。针对超过最大测量距离的相位混叠问题,提出一种利用幅度信息和双频率深度测量的方法消除相位混叠,有效扩大最大测量距离。(4)分析成像系统的稳定时间、曝光时间分析、调制频率等参数,保证系统工作状态最优化。研究TOF系统特有的像素误差、固定模式误差和四阶谐波误差,提出一种使用查找表存储误差数据,用DLL硬件延时取代多次远测量距离的快速校准方法,提高校准流程效率和精度。经过误差校准,本系统实现室内使用环境下最大距离误差小于5cm,强环境光下误差小于10cm。

关键词：飞行时间法深度成像多设备运动模糊误差校准

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基于双目视觉的深度成像算法研究

基于双目视觉的深度成像算法研究

作者：王寅初北方工业大学

学位级别：硕士

深度成像技术是三维场景信息感知获取的重要手段之一,是计算机视觉研究的一个重要领域。深度成像技术为人机交互、机器人视觉、三维重建、非接触测距等各类计算机视觉应用提供了更大的可能。基于双目视觉的深度成像方法是深度成像技术... 详细信息

深度成像技术是三维场景信息感知获取的重要手段之一,是计算机视觉研究的一个重要领域。深度成像技术为人机交互、机器人视觉、三维重建、非接触测距等各类计算机视觉应用提供了更大的可能。基于双目视觉的深度成像方法是深度成像技术中的一种,具有寿命长,易实现及成本低的优势,但由于相机标定校准的精度有限,一对待匹配图像不仅在横向邻域存在视差,在纵向邻域也存在视差,而传统立体匹配算法仅考虑了存在一维视差的情况,因此对于存在二维视差的待匹配图像,算法精度较低,得到的深度信息较差。本文针对这一问题,在传统立体匹配算法alpha-beta swap算法的基础上,引入二维视差的考虑,提出了LL-swap-move立体匹配算法。首先,设计了包含横向和纵向视差的二维视差标签组合,接着,根据新设计的视差标签构建网络图,然后,改进算法权值设计,使得最大流算法可以优化求解。最后,通过新的标签更新策略完成视差标签分配及视差图生成。同时,本文从最大后验概率估计(MAP)角度对所提出的的算法进行了理论证明。本文将提出的LL-swap-move立体匹配算法与相机标定、视差图后处理及深度成像结合,实现了完整的基于双目视觉的深度成像算法,通过实际数据实验及公开数据集的测试验证了算法的有效性,在存在二维视差的对比实验中,alpha-beta swap算法在横向和纵向邻域的最小均方误差为3.30px和19.23px,而LL-swap-move算法在横向和纵向邻域的最小均方误差仅为0.41px和0.84px。在仅含有一维视差的公开数据集上,所提出的的算法仍然可以取得与传统算法相似的深度成像结果。实验证明,LL-swap-move算法具有更好的优化性能在强纹理区域能够保留较好的轮廓信息,在弱纹理区域成像结果更为平滑,适用于存在二维视差的双目深度成像。

关键词：深度成像立体匹配 alpha-beta swap算法二维视差

深度成像技术在构造勘探中的作用第一部分:深度成像的一般性讨论及其在油气勘探中的作用

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石油物探译丛 1996年第1期 44-50页

作者： S.Fagin 李云昌赵增录

“深度成像”是近年来使复杂构造地震成像发生深刻变化最具决定意义的技术。这项技术对于勘探盐下构造远景区带起着关键作用,其成功的应用已使墨西哥湾成为当前勘探活动最活跃的地区。与常规时间成像相比,深度成像明显的优点是揭示了盐... 详细信息

“深度成像”是近年来使复杂构造地震成像发生深刻变化最具决定意义的技术。这项技术对于勘探盐下构造远景区带起着关键作用,其成功的应用已使墨西哥湾成为当前勘探活动最活跃的地区。与常规时间成像相比,深度成像明显的优点是揭示了盐下构造的形态和提高了成像的清晰度。尽管盐下构造远景区正使深度成像获得名声远扬,但是深度成像对其他类型的复杂和隐蔽构造远景区带勘探也能取得显著效果。特别是对于断层屏蔽区和逆冲断层带这两种远景区,深度成像技术能大大提高勘探的成功率。本篇文章将重温偏移成像的基本原理,并且针对地质情况论述这项技术在什么时候可能是有效的。

关键词：深度成像盐下构造偏移构造勘探油气勘探

深度成像是商品吗?新的成像技术和基于Web的协作的影响

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石油物探译丛 2001年第5期 1-8页

作者： Kevin Donihoo 沈操中国地质大学物探系北京100083

当需要更清晰地揭示地下的复杂构造或速度场时,包括速度/深度模型的建立和叠前深度偏移的叠前深度成像越来越成为一种常规处理手段.

关键词：深度成像叠前深度偏移波动方程盐丘网络 Web 油气勘探

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墨西哥湾深度成像实例和方法

石油物探译丛 2001年第5期 9-18页

作者： Uwe Albertin 吴龙丽郭良川胜利油田物探公司研究所山东东营257022

过去几年在地震成像方面所取得的进展已彻底改变了复杂地区地质构造的解释.墨西哥湾受该技术的影响最大.在墨西哥湾由于实现了对盐下区构造作解释,所以获得了非常大的油气发现.有趣的是,尽管在对这些复杂地区的成像中采用了许多新的方法... 详细信息

过去几年在地震成像方面所取得的进展已彻底改变了复杂地区地质构造的解释.墨西哥湾受该技术的影响最大.在墨西哥湾由于实现了对盐下区构造作解释,所以获得了非常大的油气发现.有趣的是,尽管在对这些复杂地区的成像中采用了许多新的方法,但是其中的许多技术却源自于经典的时间成像方法,并且其中有很多仍在大规模的生产性深度成像中使用.这些技术的本质是假定局部平层具有双曲线时差特性,虽然这种双曲线时差假设在象墨西哥湾盐下成像这样的复杂地区是不正确的,但是其使用效果是稳健和确定的.深度成像技术逐渐地发展到可用以克服局部平缓地层假设的局限性,但其代价为牺牲了上述确定性.对于实际的深度模型来说,速度、密度和其它参数必须以空间上可变的方式来确定,所以要确定的参数数量非常多.深度成像透视图中的一致性地球模型依赖于测量冗余,即地下反射在采集观测系统的许多震源-接收器对的各个地震道上出现.成像处理不是生成一个图像而是很多图像,每个生成的图像都利用了穿越大地不同部分的能量.一致性要求这些图像相同.因此,与时间成像中的局部平缓层假设一样,困难的不再是成像算法本身,而是有关的数据及其冗余和在确定一致性模型中的不确定性.

关键词：墨西哥湾地震勘探深度成像建模偏移方法