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面向图像拼接的几何校准和颜色校正技术研究

面向图像拼接的几何校准和颜色校正技术研究

作者：柴庆朋天津大学

学位级别：硕士

在计算机视觉领域中,图像拼接经过多年的发展已经较为成熟,其具体的应用涉及航空航天和遥感测绘等诸多领域。而如今关于图像拼接的研究主要集中在图像本身所包含的内容,即几何信息和颜色信息。几何校准的目的是统一相邻图像重叠区域的... 详细信息

在计算机视觉领域中,图像拼接经过多年的发展已经较为成熟,其具体的应用涉及航空航天和遥感测绘等诸多领域。而如今关于图像拼接的研究主要集中在图像本身所包含的内容,即几何信息和颜色信息。几何校准的目的是统一相邻图像重叠区域的几何信息同时保持图像原本的几何信息的完善性。然而现有的方法尽管提高了几何校准在重叠区域的准确度,但也引出了图像的投影形变问题。投影形变的出现使得原本的几何校准方法即便准确度更高,但其拼接效果并不理想。因而需要找到一种能够在提高校准精度的同时抑制投影形变的几何校准方法。为了解决这一问题,本文在利用投影变换进行图像匹配的同时,将相似变换作为形状优化标准,约束图像的投影形变程度。本文通过自动区分图像的重叠区域与非重叠区域来控制混合权重变化。这种混合方式兼顾投影变换与相似变换的优点,既保证了图像匹配准确度,又能够约束图像投影形变。同时,本文还根据现有方法的特点改进了图像拼接流程,利用自动化的网格划分使其能够更好地适应多幅图像的拼接工作。图像的颜色校正旨在调整待拼接图像间的颜色和亮度信息的差异。对于这一工作,图像融合方法很难在拼接多幅图像时有较好的表现。而单纯利用颜色校正方法处理则存在着繁琐的计算,其本身没有结合图像拼接的自身特点。为了能够更好的应对图像拼接中的颜色差异问题,本文结合图像拼接的自身特点提出了一种面向图像拼接的颜色校正方法。该方法利用图像拼接工作中常见的SIFT特征等信息来定位颜色区域,同时筛选对应的颜色区域从而得到匹配更加准确的颜色信息对。然后,本文在考虑实际颜色范围的情况下对得到的颜色信息对进行颜色变换模型的计算。通过计算和保留各个颜色通道的颜色变换模型,图像间的颜色差异可以被合理的统一在同一颜色和亮度条件下。相较于传统方法,本文能够在完成图像拼接的同时完成对于图像的颜色校正,避免了多余的特征提取工作。

关键词：图像拼接几何校准颜色校正单应性矩阵区域匹配

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基于椭圆参数的牙科CT几何校准方法

软件 2013年第1期34卷 125-128页

作者：石红东南大学生物科学与医学工程学院南京210096

基于***提出的校准方法,采用一种嵌有小钢球的塑料平板作为校准模板,由模的投影数据计算描述牙科CT系统的几何参数,评估当前系统几何结构与理想几何结构的偏差。首先采集校准模的投影图像,然后运用阈值分割的方法将小球分离出来,提取小... 详细信息

基于***提出的校准方法,采用一种嵌有小钢球的塑料平板作为校准模板,由模的投影数据计算描述牙科CT系统的几何参数,评估当前系统几何结构与理想几何结构的偏差。首先采集校准模的投影图像,然后运用阈值分割的方法将小球分离出来,提取小球的运动轨迹并拟合椭圆,最后由椭圆参数计算出几何参数。经过几何校准后的重建图像更加清晰,具有较好的空间分辨率。

关键词：几何校准牙科CT 校准模椭圆参数

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基于测量型RGB相机的热像仪交叉几何校准

航天技术与工程学报

航天技术与工程学报 2024年第3期1卷 26-33页

作者：胡海彦杨韫澜方勇邓锐张瑜西安测绘研究所陕西西安710054 地理信息工程国家重点实验室陕西西安710054 32021部队北京10095 32051部队江苏无锡214421 北京应用气象研究所北京100029

本文提出了一种基于测量型彩色数码相机的热像仪交叉几何校准方法。目前低价热像仪遥感应用价值日益凸显,但由于其图像质量(尤其是对比度)相对较差,导致应用受限。但若将热像仪图像与其他遥感图像(全色、RGB、NIR等)进行叠加,潜在优势... 详细信息

本文提出了一种基于测量型彩色数码相机的热像仪交叉几何校准方法。目前低价热像仪遥感应用价值日益凸显,但由于其图像质量(尤其是对比度)相对较差,导致应用受限。但若将热像仪图像与其他遥感图像(全色、RGB、NIR等)进行叠加,潜在优势便会得以发挥。按常规做法,这种影像叠加分析的先决技术条件要求两种相机需事先独立完成传统的几何校准--成本高、效率低,本文提出一种仅需RGB基准图像和热图像对应共轭像点的影像相对校准方法,方法利用(截)锥桶模具来保证两台相机具有近乎相同的投影中心,据此校准问题被限定为两幅图像之间的二维映射。试验表明所提方法精度优于传统方法,且具有高效率和低成本等优点。

关键词：热成像几何校准摄影测量环境遥感几何性能

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星敏感器模型参数分析与校准方法研究

光电工程 2005年第3期32卷 5-8页

作者：郝雪涛张广军江洁北京航空航天大学仪器光电学院北京100083

以星内角统计偏差为校准精度评价指标,分析了高解析度面阵 CMOS 星敏感器模型中主要参数,得出焦距对精度影响最大,畸变次之,主点位置影响最小。由此提出了一种星敏感器校准方案,利用高精度 2 维轴向转台和单星星光模拟器采集数据,采用... 详细信息

以星内角统计偏差为校准精度评价指标,分析了高解析度面阵 CMOS 星敏感器模型中主要参数,得出焦距对精度影响最大,畸变次之,主点位置影响最小。由此提出了一种星敏感器校准方案,利用高精度 2 维轴向转台和单星星光模拟器采集数据,采用最小二乘参数估计算法计算主点焦距偏差,并且用 10 参数的二维多项式基函数拟合焦平面畸变。仿真结果表明在 0.03 像素误差的噪声水平下该方案能够达到 1″精度,可以满足现代空间飞行器的高精度姿态测量要求。

关键词：星敏感器几何校准最小二乘算法焦平面畸变

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三维锥束CT中几何参数的校正研究

计算机仿真 2011年第1期28卷 253-256页

作者：席东星张树生李悍西北工业大学现代设计与集成制造技术教育部重点实验室陕西西安710072

计算机断层成像技术在工业和医学中的应用,三维锥束CT(Computed Tomography)是显微CT和工业CT目前研究的热点。三维锥束CT系统一般采用FDK重建算法,算法要求锥束中心射线垂直于探测器且投影在探测器中心,然而由于系统机械精度的不足难... 详细信息

计算机断层成像技术在工业和医学中的应用,三维锥束CT(Computed Tomography)是显微CT和工业CT目前研究的热点。三维锥束CT系统一般采用FDK重建算法,算法要求锥束中心射线垂直于探测器且投影在探测器中心,然而由于系统机械精度的不足难满足要求,从而给重建结果带来伪影。为解决上述问题,提出了一种投影数据的校正方法:在重建前首先根据几何参数对每幅投影数据进行修正,修正完后再进行重建。实验结果证明:改进后能有效地改善几何参数误差引起的图像失真,对三维锥束CT扫描系统的几何校正具有重要意义。

关键词：几何参数几何校准三维重建

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大屏幕投影系统中基于软件的无缝拼接技术

计算机仿真 2009年第5期26卷 227-231页

作者：俞凌云王毅刚王亢浙江警察学院浙江杭州310053 杭州电子科技大学图形图像研究所浙江杭州310018

为了克服现有大多数投影系统价格昂贵,投影形式单一,需要专业人员维护的局限性,提出了基于软件的无缝拼接技术。在开放源码的三维绘制引擎OpenSceneG raph基础上,通过对大屏幕系统三个关键技术(基于集群机的分布式图形绘制及其同步控制... 详细信息

为了克服现有大多数投影系统价格昂贵,投影形式单一,需要专业人员维护的局限性,提出了基于软件的无缝拼接技术。在开放源码的三维绘制引擎OpenSceneG raph基础上,通过对大屏幕系统三个关键技术(基于集群机的分布式图形绘制及其同步控制技术、几何校准、颜色亮度校准)的研究,结合大屏幕投影的应用特点,提出了一套利用普通投影机和具有普通图形卡的PC机实现的大屏幕无缝拼接的三维渲染软件平台。实践证明该方法效果理想,成本投入低,易于操作。

关键词：分布式并行绘制几何校准颜色亮度校准高分辨率弧状屏幕无缝拼接

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多投影增强现实系统的研究

多投影增强现实系统的研究

作者：胡文聪上海交通大学

学位级别：硕士

增强现实研究的目的是创造真实世界与虚拟世界的高度融合。其中,投影显示技术的优势在于是一种更自然的人机工程方法,理论上可成像在任意表面。通过增加投影仪的数量,更可近乎无限的扩充可视范围,任意的显示分辨率,来获得沉浸式的用户体... 详细信息

增强现实研究的目的是创造真实世界与虚拟世界的高度融合。其中,投影显示技术的优势在于是一种更自然的人机工程方法,理论上可成像在任意表面。通过增加投影仪的数量,更可近乎无限的扩充可视范围,任意的显示分辨率,来获得沉浸式的用户体验,是目前国内外增强现实技术研究的一个热点。多投影的显示效果必须是无缝的,给用户的体验就如一个投影仪投影的一般,所以几何与颜色的校准是保证在任意环境下任意表面上投影无缝隙图像的最重要技术。在总结国内外相关工作的基础上,考虑到系统的鲁棒性与易用性,论文提出了基于相机的几何和颜色校准算法。几何校准方面,采用统一坐标系的图像变换算法,将几何失真的两类形式置于一个算法流程中解决。通过投影棋盘格模式图,再由相机捕捉,来获取投影表面的几何信息反馈。用棋盘格模式的扭曲失真来模拟表面形变,将曲面问题细化为了多个平面问题,既保证了几何校准的准确性又兼顾了校准的时间效率。颜色校准方面,针对人眼的视觉特性和投影仪的光学属性,我们结合了边缘融合以及基于相机的光度一致性的方法,在光度上调整了原始图像,达到了一致性的要求,简化了预处理过程。整个校准算法能保证在复杂几何表面上生成基于用户视点的无缝校准效果。方法健壮且精确,使用民用设备即可很方便的实现并投入应用。在校准算法研究的基础上,本文利用通过网络互连的PC集群系统来代替传统的图形工作站,利用多台投影仪进行投影拼接。在通用的分布式绘制系统的基础上,做针对多投影应用的研究,开发了面向用户的多投影系统。系统在一次性的校准预处理之后,在环境不变的条件下,可以处理多种数据源,并同时实时的投影显示。本文突破了传统投影仪应用对于投影表面的约束,改进了原有的几何以及颜色校准算法,使其能够投影在复杂的真实场景中,更接近增强现实的要求,具有积极的研究意义。在应用方面采用分布式的架构,满足了灵活性与扩展性的要求,同时兼顾设备成本、精度等因素,使得多投影系统实施更便捷、成本更低,更具普及性。

关键词：多投影相机几何校准颜色校准棋盘格分布式

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融合地面与机载LiDAR的建筑物三维重建

融合地面与机载LiDAR的建筑物三维重建

作者：陆文婷西南交通大学

学位级别：硕士

建筑物信息对城市的建设和规划,社会的可持续发展有着重大影响,如何快速、有效地获取城市建筑物三维空间信息成为目前研究的热点。本文针对数字城市建设建筑物三维建模中如何构建各个立面的问题,融合地面与机载LiDAR点云数据,采用全局... 详细信息

建筑物信息对城市的建设和规划,社会的可持续发展有着重大影响,如何快速、有效地获取城市建筑物三维空间信息成为目前研究的热点。本文针对数字城市建设建筑物三维建模中如何构建各个立面的问题,融合地面与机载LiDAR点云数据,采用全局阈值平面拟合滤波算法,精确地提取出建筑物平面目标,根据空间几何信息对建筑物进行质量检测与几何校准,实现建筑物的三维模型构建。具体研究工作如下：(1)研究基于特征线的半自动点云数据配准融合方法。重点研究了半自动配准融合方法中的特征线定位,对方法进行改进,利用法向量约束求取平坦度得到平坦度差值,提取特征线。结合实验数据的特殊性,在地理概略粗定位的基础上,利用ICP算法拼接特征线,实现半自动数据配准融合,通过实验验证算法的可行性,对不同特征线下的配准效果进行分析比较。利用地理概略粗定位与特征线精定位的方法能较好地进行地面与机载LiDAR点云数据配准融合,配准融合的效果与选取的特征线密切相关。(2)改进一种利用斜率进行平面拟合的滤波算法。在归纳总结国内外学者在相关问题的研究基础之上,对该算法的阈值处理部分进行改进,针对算法中阈值具有模糊性等问题,预先对建筑物平面分类,利用总体最小二乘法的思想进行全局阂值估计。通过实验分析比较算法改进前后的精确度,分析其可行性。采用总体最小二乘法的全局阈值平面拟合滤波算法可以优化平面拟合的过程,并能一定程度地提高平面拟合的准确性。(3)实现实验数据的三维重建。选择具有代表性的实验数据,通过对建筑物平面的空间几何关系进行分析,对平面的平整度与倾斜度进行计算,在此基础之上实现平面的空间校准,对校准后的建筑物平面进行三维重建。进行空间几何关系校准后的建筑物平面具有精度更高、适应性更强的特点,更好地反映了建筑物的细部空间三维信息;融合地面与机载LiDAR点云数据的建筑物三维重建能更精细地反映建筑物真实三维信息,但其自动化程度仍有待提高。研究表明,基于特征线的半自动点云数据配准方法能较好地融合地面与机载点云数据,但该方法明显受所选取特征线的影响;改进的总体最小二乘平面拟合滤波法可以提高平面拟合的准确性;结合地面与机载点云的建筑物轮廓信息提取能较真实的反映建筑物的三维信息。

关键词：多源LiDAR数据平面拟合建筑物平面提取几何校准三维建模

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混合现实环境投影映射技术发展综述

中国传媒大学学报（自然科学版） 2023年第1期30卷 20-30页

作者：彭塬琨魏梦蝉张宜春东北大学沈阳110819 中国传媒大学北京100024 中国艺术科技研究所北京100007

本文对投影映射技术近十年发展现状进行综述,介绍了与投影映射技术相关联的算法、硬件的最新发展状况。总结了投影映射中核心的三维几何校准算法发展状况,包括各类自校准和半自校准算法的研究进展。与此同时,本文介绍了动态投影映射的... 详细信息

本文对投影映射技术近十年发展现状进行综述,介绍了与投影映射技术相关联的算法、硬件的最新发展状况。总结了投影映射中核心的三维几何校准算法发展状况,包括各类自校准和半自校准算法的研究进展。与此同时,本文介绍了动态投影映射的研究进展,包括刚体投影和非刚体投影的发展。最后,本文从硬件发展的角度,给出了当前投影机硬件在解决动态范围、刷新率、空间分辨率、景深、视图相关性和颜色空间等领域问题的进展和存在的问题。

关键词：投影映射几何校准自校准光照校准和光照补偿全局照明