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相机成像中一种低噪点的宽动态范围算法

电子技术与软件工程 2015年第18期 83-85页

作者：孙凤军徐孝天浙江一舟电子科技股份有限公司浙江省宁波市315191 宁波智鼎视界图像科技有限公司浙江省宁波市315800

本文提出一种相机中宽动态范围的图像算法。一般而言,在使用数字宽动态范围图像技术时,会遇到两个问题,一是会使噪点增加;二是需要大量的控制因子。本文将提出一种低噪点、仅使用少量控制因子的宽动态范围图像算法。这种算法的电路简单... 详细信息

本文提出一种相机中宽动态范围的图像算法。一般而言,在使用数字宽动态范围图像技术时,会遇到两个问题,一是会使噪点增加;二是需要大量的控制因子。本文将提出一种低噪点、仅使用少量控制因子的宽动态范围图像算法。这种算法的电路简单,不需要内存,芯片的大小与原来相比基本不变。当整张图片的所有区域都暗的时候,电路里的权值将会类似于增益值一样通过改变控制因子加以提升;同时在实时预览时,这个算法也不会降低帧率。

关键词：宽动态范围相机成像算法

曝光一定时单相机辐射测温范围的影响因素分析

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光子学报 2023年第2期52卷 196-208页

作者：黄文丹马恒刘战伟北京理工大学宇航学院北京100081

针对单相机单波长测温和比色测温过程中测温范围较窄的问题,以单波长测温过程为基础,推导了相机传感器动态范围和工作波长对单相机测温范围影响的理论公式,并对波段选取过程中的影响因素进行了分析。理论分析结果表明:相机动态范围和波... 详细信息

针对单相机单波长测温和比色测温过程中测温范围较窄的问题,以单波长测温过程为基础,推导了相机传感器动态范围和工作波长对单相机测温范围影响的理论公式,并对波段选取过程中的影响因素进行了分析。理论分析结果表明:相机动态范围和波长的选取限制了一次曝光时测温范围的最大跨度值,在相机传感器唯一确定时,相机动态范围一定,根据波段选取原则选定工作波段,选定估计温度范围下限之后,由公式即可确定待测温度上限,再根据实际测温范围调整波段和估计测温下限;配合调节曝光及光圈,充分利用相机传感器的全动态范围,可实现单相机辐射测温法中宽温度范围的测量。此外,通过涡流加热实验和熔池温度场测量实验对上述影响因素进行验证,选取更优波长和更优曝光时间,可提高单次测温跨度至少40%,为单相机测温技术的具体实施提供技术参考。

关键词：光学测量宽测温范围辐射测温相机成像动态范围比色测温技术

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全像素双核成像技术及应用研究综述

中国图象图形学报 2022年第12期27卷 3395-3414页

作者：戴玉超章飞宇潘利源项末初何明一西北工业大学电子信息学院西安710129 北京理工大学计算机学院北京100081

全像素双核(dual-pixel,DP)自动对焦(dual-pixel CMOS auto focus,DP CMOS AF)采用混合检测自动对焦,其在每个像素配备两个光电二极管,使每个像素既参与对焦又参与成像,克服了传统相位检测自动对焦和反差检测自动对焦技术的缺点。根据... 详细信息

全像素双核(dual-pixel,DP)自动对焦(dual-pixel CMOS auto focus,DP CMOS AF)采用混合检测自动对焦,其在每个像素配备两个光电二极管,使每个像素既参与对焦又参与成像,克服了传统相位检测自动对焦和反差检测自动对焦技术的缺点。根据离焦视差估计图像合焦镜头所需移动的距离,DP自动对焦具有更快的对焦速度和更高的对焦精度,因此广泛应用在手持设备中(如手机相机、单反相机等)。由于全像素双核传感器将每个像素分成两半,该传感器一次拍摄即可得到两幅图像。这两幅图像(全像素双核图像对)可以看做一个具有相同曝光时间和严格校正的小基线立体图像对。该图像对的视差与图像模糊程度相对应,只在离焦区域存在视差。全像素双核传感器不仅用于自动对焦,而且可以用于深度估计、散焦去模糊和反射去除等方面。本文系统地综述了全像素双核传感器的自动对焦、成像原理及研究现状,并进一步展望其未来发展。1)对自动对焦技术进行介绍,对比了传统对焦与全像素双核对焦;2)详细分析了全像素双核传感器的成像原理、成像模型及特点;3)系统地介绍了全像素双核在计算机视觉领域应用的最新进展,从深度估计、反射去除和离焦模糊去除等方面进行全面阐述及分析;4)适当的数据集是基于深度学习方法的基础,对目前的全像素双核数据集进行了介绍;5)分析了全像素双核在计算机视觉领域面临的挑战与机遇,对未来的全像素双核应用方向进行了讨论与展望。

关键词：全像素双核(DP) 自动对焦深度学习相机成像反射去除深度估计

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嵌入式机器视觉光轴与物面垂直度调节新方法

光电工程 2010年第5期37卷 63-69页

作者：赵晶晶白瑞林李杜孟伟温振市江南大学智能控制研究所江苏无锡214122

为了提高二维视觉测量的精度,本文提出了一种嵌入式机器视觉光轴与物面垂直度调节的新方法(面积法)。该方法将立体成像原理与数字图像处理结合,采用Harris算子与空间矩结合提取特征点亚像素坐标,利用海伦公式计算特定区域的面积,再根据... 详细信息

为了提高二维视觉测量的精度,本文提出了一种嵌入式机器视觉光轴与物面垂直度调节的新方法(面积法)。该方法将立体成像原理与数字图像处理结合,采用Harris算子与空间矩结合提取特征点亚像素坐标,利用海伦公式计算特定区域的面积,再根据相机镜头与被测物相对倾斜时特定区域的面积变化规律,准确的判断光轴与物面垂直度。实验证明,该方法操作简单,稳定性好,实用性强,能够很好的提高二维视觉测量的精度。该方法已应用在嵌入式机器视觉工业现场。

关键词：光轴垂直度计算机视觉亚像素相机成像

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微透镜阵列成像特性的研究

微透镜阵列成像特性的研究

作者：张玉西安工业大学

学位级别：硕士

长期以来,在成像领域使用的器件,均是对物体发出的不同角度的光线直接进行叠加,丢失了光场中的角度信息。光学元器件的微型化与阵列化,促进了微小光学的发展。微透镜阵列作为被广泛使用的微光学元件,在立体成像领域发挥着重要功能,能通... 详细信息

长期以来,在成像领域使用的器件,均是对物体发出的不同角度的光线直接进行叠加,丢失了光场中的角度信息。光学元器件的微型化与阵列化,促进了微小光学的发展。微透镜阵列作为被广泛使用的微光学元件,在立体成像领域发挥着重要功能,能通过一次成像获取三维空间的深度信息。本文从微透镜阵列的单元透镜成像特性及深度提取原理出发,研究了微透镜阵列成像的空间分辨率及深度分辨率,包含以下几个方面:基于单元透镜成像特性,分析了像面上单元图像占有的像素数目与其空间分辨率的关系。在分析微透镜阵列成像的物像关系的基础上,模拟计算了单元图像的分布情况,据此得出了单元图像的间距与成像系统结构参数之间的关系,给出了不产生串扰,又能最大限度利用像素数目的临界参数。搭建了实验光路,验证了清晰成像的临界参数。结合立体视觉原理,对由微透镜阵列成像获取的单元图像匹配技术进行研究。设计了正方形排列的2×2的微透镜阵列进行图像采集实验,将单元透镜成像视为相机组合,利用微透镜阵列的冗余像素提高提取精度。基于相机模型的分析完成了相机标定实验,单元图像的平均重投影误差均小于0.5,利用畸变参数对采集到的单元图像进行了畸变校正。使用CLAHE结合双线性插值的算法,对单元图像进行了增强与去雾化处理,并使用了客观评价算法中的MSE、PSNR和SSIM算法,对图像后的图像进行质量评价,体现了处理效果。采用ORB算法完成了对单元图像对特征点的检测、描述与匹配,使用ZNCC算法的计算结果作为特征点稠密化的标准,完成了稀疏特征点的稠密化,稠密化后的特征点对从30对增至2919对。在单元图像匹配的基础上,分析了通过单元图像的视差获取深度信息的原理,利用互相关匹配技术提取了深度信息;进而讨论给出了影响微透镜阵列成像的深度分辨率的因素;搭建实验光路,获取微透镜阵列成像的图像;根据理论研究提取出深度值为700mm处,深度分辨率为5mm。

关键词：微透镜阵列图像分辨率相机成像深度提取特征提取

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近眼显示设备视场测试方法研究

中国测试 2021年第S1期47卷 199-202页

作者：江铖黎俊步海军刘玉龙苏州市计量测试院江苏苏州215128

近眼显示设备的视场是一个关系到其显示性能的重要指标,同时也直接影响了其他相关光学参数的测试准确性。为了避免传统方法由于角度旋转带来的系统误差和实现近眼显示设备视场的快速测试,研究了基于相机成像的近眼显示设备视场快速测试... 详细信息

近眼显示设备的视场是一个关系到其显示性能的重要指标,同时也直接影响了其他相关光学参数的测试准确性。为了避免传统方法由于角度旋转带来的系统误差和实现近眼显示设备视场的快速测试,研究了基于相机成像的近眼显示设备视场快速测试方法。从几何光学原理出发构造出视场的简化几何模型,通过分析相机成像的四个坐标系的转换原理,实现近眼显示设备视场的角度量由相机成像的像素间距的表达,得出近眼显示设备视场的计算公式,并通过极限状态下的误差分析,验证该方法是有效可行的,可为近眼显示设备视场的客观测量和评价提供必要的参考。

关键词：近眼显示视场相机成像

立体视觉系统及其在静态尺寸与动态轨迹测量中的应用

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立体视觉系统及其在静态尺寸与动态轨迹测量中的应用

作者：曹晓明西南交通大学

学位级别：硕士

现代制造业的快速发展对测量技术的自动化和智能化程度的要求不断提高。机器视觉具有非接触、精度高、速度快、灵活、信息丰富等优点,在产品的质量检测、机械加工、目标追踪等领域具有重要的研究价值。本文以立体视觉测量系统为研究对象... 详细信息

现代制造业的快速发展对测量技术的自动化和智能化程度的要求不断提高。机器视觉具有非接触、精度高、速度快、灵活、信息丰富等优点,在产品的质量检测、机械加工、目标追踪等领域具有重要的研究价值。本文以立体视觉测量系统为研究对象,分析了相机标定、图像采集和预处理、特征提取与匹配、几何测量算法等理论问题,构建了立体视觉测量系统软硬件平台,实现了立体视觉系统在静态工件尺寸测量和动态目标空间轨迹信息获取中的有效应用。首先阐述了机器视觉测量技术国内外现状和发展趋势,重点分析了视觉系统的硬件性能指标和选型依据,基于Basler工业相机、Kowa镜头、STM32等硬件设备搭建了立体视觉测量平台,使用STM32开发板对工业相机组进行同步触发控制实现了立体视觉图像采集。分析了相机成像的原理,建立了理想成像和实际畸变模型。深入研究张正友标定法,明确了单目标定、双目标定、畸变矫正的原理和实现流程,得到由图像坐标向实际坐标转换的理论依据和计算方法。研究了视觉测量技术相关的图像滤波、二值化、几何特征提取算法,对比Hough算法和最小二乘算法效果,结合圆度误差和最小二乘法对圆形特征进行检测,结合最小外接矩形和Harris算法对矩形特征顶点亚像素坐标进行提取,提出了基于Harris-NCC算法进行角点特征立体匹配优化的计算依据。将研制的立体视觉测量系统应用于工件几何尺寸的机器视觉测试实验和羽毛球三维空间运动轨迹测量实验,分析了实验误差,明晰了视觉测量系统的性能参数,验证了所提算法的有效性,同时也为一些先进的立体视觉算法在工业静态测量和动态目标监测领域的实用化提供了一种解决方案。

关键词：立体视觉相机成像图像处理尺寸检测轨迹追踪

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相机几何标定方法研究

科技信息 2013年第8期 482-482,483页

作者：陈越锋新疆煤田灭火工程局

相机标定是视觉测量中重建三维空间信息必不可少的关键一步。本文介绍了相机成像几何关系及数学模型,详细阐述了国内外主要的相机几何标定方法原理及其优缺点,为应用不同方法特点进行有效的相机标定提供了指导。

关键词：相机标定相机成像视觉测量重建三维

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智能小车室内定位系统的设计与实现

工业控制计算机 2019年第6期32卷 69-70页

作者：郭世凯孙鑫上海大学机电工程与自动化学院

室内定位技术越来越多地受到人们的关注。结合视频跟踪算法和单目视觉技术设计了一种室内小车定位系统,首先采用Camshift物体跟踪算法求出每帧图像中目标小车的中心位置像素坐标;然后再结合相机成像原理,建立室内场景的定位模型,推导出... 详细信息

室内定位技术越来越多地受到人们的关注。结合视频跟踪算法和单目视觉技术设计了一种室内小车定位系统,首先采用Camshift物体跟踪算法求出每帧图像中目标小车的中心位置像素坐标;然后再结合相机成像原理,建立室内场景的定位模型,推导出室内实际位置坐标和像素坐标之间的几何关系,并且利用Matlab中张正友标定工具箱求出相机的内部参数;最后结合推导出的几何关系公式计算出室内小车的实际位置坐标。实验表明,设计的定位系统能准确地实现室内小车的连续定位跟踪。

关键词： Camshift 相机成像定位模型标定工具箱