基于微端面光纤面板的多孔径视场重叠复眼的视场模型

介绍了多孔径视场重叠的仿生复眼成像系统的性能,建立了基于微端面光纤面板的多孔径视场部分重叠型复眼的成像视场模型。系统地分析了选用的器件参数如顶面、侧面和角面子复眼间的视场角、视场重叠率、视场重叠距离等参数对系统性能的影响,并通过实验系统的复眼视场以及视场重叠率的测量验证了模型的有效性。实验测试显示:本文建立的视场模型与测试结果具有很好的一致性,系统侧面与角面视场的实测值与理论值的误差分别为3.58%和12%;顶面与侧面和角面的视场重叠率误差分别为3.33%和5.17%。该复眼成像视场模型为进一步研究复眼成像的目标探测和跟踪理论奠定了基础,对多孔径视场重叠仿生复眼成像系统的优化设计具有指导作用。

仿生复眼系统的视场重叠率

为了实现复眼系统小型化、轻量化,提出一种基于相机外凸式的安装结构。基于该种结构,首先分析了子眼系统视场角之和与光轴夹角之间的关系,通过两子眼系统视场边缘点之间的坐标关系,建立了与子眼间光轴夹角、子眼系统视场角、观测距离相关的视场重叠率计算模型。通过对此模型分析,复眼系统中子眼间光轴夹角应当小于子眼视场角之和,且大于子眼视场角之差;在上千米的观测距离下,子眼间的视场重叠率随观测距离的变化趋向于定值。依据此模型设计了一款19孔径的复眼系统。针对3 km外目标搭建了实验,采集了子眼图像数据,实验结果表明,复眼系统实现了79.23°全视场的无盲区监测,1级阵列间子眼的实际重叠率在X、Y方向分别为71.16%、45.99%;1级与2级阵列间子眼在X、Y方向同时存在重叠时的实际重叠率分别为43.00%、18.36%,只在X方向存在重叠时的实际重叠率为14.62%;2级阵列间子眼的实际重叠率在X、Y方向分别为66.58%、24.6%。理论重叠量分别为75%、40%;40%、20%;15%;70%、30%。通过子眼实际重叠量与理论重叠量的对比分析,验证了该视场重叠计算模型的可行性。

多孔径分布式视场部分重叠仿生热成像理论与技术

热成像系统视场与空间分辨率(作用距离)的矛盾是常规成像模式难以解决的问题。多孔径热成像技术主要分为低重叠率、高重叠率和中度重叠率部分重叠成像模式。文中研究了一种视场部分重叠仿生热成像理论,利用4组红外物镜及IRFPA机芯构成了中心变分辨率4孔径分布式热成像系统,各子孔径的“并集”视场构成系统成像大视场,“交集”视场特别是中心重叠视场具有超分辨能力,从而构成空间变分辨率视觉模式,可减缓传统单孔径热成像问题;利用重叠视场可构成4目和2目近场目标场景的体视成像;通过子孔径检偏偏振片,中心视场可构成全偏振热成像模式;对角探测器分别采用长波或中波红外焦平面探测器,则可构成双色热成像模式。分析表明:这种多孔径分布式视场部分重叠仿生热成像具有仿生智能的特性,可针对感兴趣目标进行智能观测,提高复杂背景条件下的目标探测和识别能力,具有广泛的应用前景。

重叠视场细分技术的研究

在阵列式激光报警器中 ,相邻两光电二极管视场重叠 ,形成重叠视场。重叠视场、独立视场与光电二极管的数量决定着报警分辨率。本文提出重叠视场细分技术 ,把重叠视场与独立视场由原来相等变为三倍关系 ,当激光照射到重叠视场时 ,对两光电二极管接收到的能量进行比较 ,判断出两管能量是大于、还是小于、或是等于 ,从而把重叠视场细分成三个分视场 ,达到改善激光报警分辨率的目的。在光电二极管数量不变的情况下 ,该技术能使激光报警的分辨率成倍地提高。由此原理设计了一台激光报警装置 ,通过对激光报警装置进行的原理性接收实验 ,证明分辨率较原来提高了一倍 ,重叠视场细分技术是可行的 。

基于摄影测量的非重叠视场相机全局标定

在使用多组相机对大尺寸工件进行视觉测量时,相机之间不存在公共视场,相机间的高精度全局标定是视觉测量系统的关键。提出一种基于摄影测量的非重叠视场相机的全局标定方法,对不存在重叠视场的相机同时进行内参标定和全局标定。首先固定两个平面靶标,利用摄影测量求解两个固定靶标的位置关系,并将此关系作为约束条件,对两个非重叠视场相机分别采集一幅图像,求解出两个相机坐标系之间的转换矩阵,通过非线性优化求解转换矩阵的最优解,最后把所有相机的坐标系统一到同一坐标系下。试验证明,此方法具有较高的标定精度,测量误差RMS为0. 04mm,并且标定过程简单,适合现场标定。

视场非完全重叠的分布式雷达多目标跟踪方法

在探测能力、波形设计及天线指向等因素制约下,分布式雷达视场并非完全重合,由此造成的观测信息差异给后续信息融合带来了巨大挑战。该文基于高斯混合实现的集势概率假设密度(CPHD)滤波器,提出了一种视场部分重叠下的分布式雷达多目标跟踪方法。首先,利用多目标密度乘积切分出概率假设密度(PHD)中表征共同观测信息的部分;之后,标准的分布式融合(算术平均或几何平均融合)方法作用于切分出的共同观测目标信息以提升跟踪性能,补偿融合则作用于雷达单独观测目标信息以扩展视场范围。该文方法无须视场先验信息,能够适应雷达视场未知时的分布式融合多目标跟踪场景。仿真实验验证了所提出方法在未知、时变雷达视场下跟踪多目标的性能,表明了该文方法比基于高斯混合的聚类方法性能更好。

探测器组盲区CAD分析与重叠角计算公式

本文目的是计算探测器的盲区。文中提出了一种圆锥体与球体相贯求官区的方法；用ＣＡＤ技术给出了直观图和精确的数据。最后，推导了方位视场重叠角的计算公式，并验证之。

基于大型场景下的多相机标定方法

在计算机视觉领域,在实现大型目标物体的检测定位、尺寸估计等系列测量时,需要用到多个相机传感器获取物体的三维信息。但在复杂环境下,会出现相机之间存在非重叠视场情况而无法进行有效视觉测量的问题。为了解决非重叠视场下多相机的标定问题,提出了一种无需改变机械结构,且在带约束条件下的多相机标定方法。首先将相机安装在相互固定的位置,并确保相机之间不存在振动等情况,通过建立多相机优化数学模型以及相机同时采集多组相机对应标定板的位姿参数关系,采用SVRG优化算法实现对相机坐标系之间的位姿参数优化,进而求得多相机之间的位姿矩阵。最后利用相机之间的坐标系变换矩阵,求得对应目标之间的相对位姿参数作为评估精度指标。结合实际大型盾构机进行仿真实验与实际测试,结果表明,所提方法抗干扰性较强,优化效果稳定,且在实际应用中能够达到毫米级别的准确度。

无重叠视场多相机组安装关系的灵活标定

在多相机组合测量应用场景中,各相机之间常常存在没有重叠视场的特殊情况,该条件下多相机组安装关系的标定极具挑战性。针对传统基于全站仪的标定方法过于繁琐的缺点,基于机器人领域里手眼标定与多相机组安装关系标定的等价关系,给出了求解多相机组安装关系的基础方程,推导了利用四元数描述旋转矩阵下基础方程的解算步骤,提出了一种基于手眼标定的无重叠视场多相机组标定方法。实验结果表明,与传统标定方法相比,该方法在不降低测量精度的前提下,无需其他测量传感器的辅助,极大减少了人工作业量,操作更加简单灵活,工作效率更高。

基于空间约束的非重叠视场相机精确标定方法

针对现有的非重叠视场多相机系统标定方法复杂的问题,提出了一种基于空间约束的非重叠视场相机精确标定方法。将多个小靶标分布在各自相机的视场中,拼接成大的标定平面,采用大视场相机对固连靶标进行平面测量,求得标定板之间的位置关系,作为相机之间的关联参数;通过非重叠视场相机分别获取视场区域中的小靶标,依据空间约束条件,构建相机之间的重投影误差函数,采用Levenberg-Marquardt算法进行非线性优化,获取优化后的非重叠视场相机之间的转换矩阵。实验结果表明,所提出的全局标定方法在X轴和Y轴方向上的重投影误差分别为0.33 mm和0.57 mm,具有较高的精度和稳定性,可以实现非重叠视场相机的精确标定。

基于标志点的多相机数字图像相关方法精度分析及土木工程中的应用

为实现土木工程构件的高精度全场变形测量,分析了基于标志点的多相机测量方法的实际精度,并将该方法用于BFRP筋海水海砂珊瑚-UHPC组合梁的抗弯实验.利用编码标志点对多套双目系统的结果进行坐标统一,并通过引入拼接误差u_(n)对多相机测量结果的坐标统一精度进行定量评估分析.实验结果表明:面内位移量较小时,拼接误差u_(n)基本等同于双目系统自身的匹配误差水平,随着位移量增大,u_(n)随之增大;拼接误差的标准偏差σ_(u)始终在0.01 mm内波动,且位移量最大时拼接误差的均值u-与实际位移的相对误差仍小于0.03%,多套测量系统的坐标系统一精度满足工程需求;对于混凝土组合梁的全场位移和应变场的测量,局部位移数据与位移计数据基本吻合.多相机数字图像相关方法可以大幅提高变形测量分辨率,适合在大型土木工程构件变形测量中推广运用.

一种视觉惯性系统位姿高精度一体化标定方法

在视觉惯性定位系统中,传感器位姿关系的标定对于实现精确空间定位至关重要,针对现有标定方法对多传感器系统缺乏集成性、标定精度受限等问题,提出了一种视觉惯性系统位姿高精度一体化标定方法。通过精密三轴转台提供角度基准,基于重力矢量不变性和匀速圆周运动下向心加速度数值的一致性求解惯性测量单元(IMU)与转台之间的外参,利用转台构建控制场为相机标定提供空间角度约束,联合优化求解无重叠视场多相机内外参。仿真和实验结果表明,该方法具有较高的标定精度和稳定性,在多相机IMU系统组合定位测试中,与经典标定方法Kalibr相比,本文方法系统运动轨迹拟合轴线的角度偏差降低40.32%,距离偏差降低18.93%,可满足高精度视觉惯性定位系统的标定需求。

多摄像头行人跟踪系统研究

在摄像机内部(内部)和多摄像机(外部)跟踪摄像机网络上的对象。由于环境的复杂性和多边形,本文的目标是能够提出可以适应变化,并且能适配摄像头数量扩展的算法。使用未经校准的相机,其位置在空间上是分开的,因此本文的跟踪算法还必须能够应对物体的遮挡、照明变化以及相机之间的间隙。在构造鲁棒外观直方图描述符时,研究直方图bin大小、颜色空间和相关度量。对象外观的一致性被用作衡量摄像机内部和摄像机内部对象的解决方案成功与否的标准。在该算法中,描述符的选择将很大程度上影响跟踪性能,因此关于描述符的设计在整个论文中都有提及。