折反射图像的畸变校正研究

提出了一种基于棋盘格单张图片的畸变校正方法以解决折反射图像畸变严重的问题。首先给出两种等价方法校正折反射图像切向畸变。其次,针对展开后的径向畸变问题,分析棋盘格特征点的图像坐标与空间坐标的对应关系,提出了径向畸变的校正模型。然后,为提高算法的执行效率,将两次校正统一为一个校正映射表,并结合折反射图像的对称性,对映射表的存储空间进行了优化。最后,将映射表用于此相机拍摄的其他图片的校正中。通过物理实验验证了校正方法的可行性和正确性,且对单帧图像的处理时间仅为30 ms,可广泛应用于安全监控和机器人导航等领域。

折反射成像的经纬仪模型研究

折反射全向相机具有能够提供360°视场、安装灵活、结构紧凑、成本低廉等优势。在单视点结构的约束条件下,根据折反射成像的旋转对称性,提出了折反射成像的全新模型。首先,根据折反射成像的投影几何理论,分析并推导出图像点到投影中心之间的距离与空间射线俯仰角的对应关系。其次,根据现有的球面统一模型将空间点投影到图像平面上,得出的图像点坐标在提出的模型中反投影出一条空间射线,对比统一球面模型验证提出的模型的正确性。最后用提出的模型计算图像点的反投影误差,得到误差为0.2个像素以内,实验结果表明,提出的模型能够获得较高的标定精度。提出的经纬仪模型将二维标定化简为一维标定,为折反射全向视觉的研究开辟了新的思路。

T型光电经纬仪的投影中心和三差检测方法研究

在靶场测量中,针对负载式T型光电经纬仪在更换成像组件之后的投影中心和光轴平行性改变的问题,提出一种仅需2个标杆即可同时检测投影中心和光轴平行性三差的方法。首先,结合摄像机的小孔成像模型和光电经纬仪的三差,推导了大地测量坐标系下的一点与摄像机图像平面上像点之间的投影方程。其次,根据光电经纬仪正、倒镜拍摄两根标杆得到标杆顶点在图像平面上的投影坐标,推导了结合投影中心与三差的成像投影关系,分析了平移矢量和三差对于标杆顶点在成像平面上投影点脱靶量的影响,对系统的投影中心坐标和三差进行计算,进而实现对光电经纬仪的光轴平行性检测。最后,通过实验验证了所提方法,实验结果表明,引入中心投影坐标和三差之后,水平方向和垂直方向上的重投影误差分别在0.2744 pixel和0.2287 pixel以内,所提方法切实可行、精度较高,可应用于T型光电经纬仪在靶场光轴平行性检测过程。

基于二维泰勒理论的非迭代离散梯度积分方法

提出基于二维泰勒展开的积分重建方法,采用前二阶项近似表示两点间的高度差,结合一阶项与二阶项间的近似关系,推导出新的差分算子,并应用于区域法中。同时,提出一种计算非矩阵高度数据的非迭代计算方法。数值实验结果表明:当采样点按照桶形和枕形等非矩形分布时,本文方法的重建精度为0.1~0.2μm,优于其他方法的0.5~0.7μm;对于采样点数量为29236的非矩阵数据的重建,本文方法的计算时间为0.1 s左右,明显小于迭代方法的计算时间,并且,随着采样点数量的增加,其速度方面的优势更加突出。