立体成像系统数学模型和视差控制方法

立体成像技术是电视技术新的发展方向.为此提出并建立了立体成像系统的数学模型,对平行成像系统和会聚成像系统进行比较,推导了产生舒适立体图像的最大水平像素差离散值的取值范围,为立体成像的视差控制提供了理论依据.实验验证了立体成像系统数学模型是正确的,可作为研究、设计和研制立体成像系统、处理立体图像信号的参考.

扫描热成像系统NETD数学模型的研究

讨论了最近几十年发展起来的最具代表性的10种NETD模型的优缺点,在对它们进行综合分析的基础上建立起了新的适用于扫描热成像系统的NETD数学模型,得到的模型消除了光学系统大的f/#影响,增加了两个可供选择的光谱滤波函数,并考虑了占空比在模型中的影响,建立起的模型能客观全面地用于热成像系统温度灵敏度的性能评价。

GRIN透镜干涉仪光学系统模型和分析

较完整地提出GRIN透镜干涉仪的数学模型,分析了光学系统处于六种不同模态下的特点,讨论了有关结构因素,特别是GRIN透镜长度对干涉仪工作性能的影响,有关分析和相关结论可作为GRIN透镜干涉仪系统设计和测量计算的依据。

柱镜板三维成像数学模型

根据三维像形成过程中人们视觉器官的生理特征、柱镜板的光学特性及双目相对坐标建立起三维成像数学模型 ,并对这一模型进行了理论验证 。

累次成像光学系统模型的建立及应用

分析了物在任意位置且两次以上累次成像这一问题,利用透镜成像的基本公式对之建立了数学模型,并归纳出应用该模型设计光学系统的一般步骤.

基于动态虚拟相机的旋转棱镜扫描成像系统运动模糊消除技术研究

旋转棱镜–相机成像系统在动态目标识别和跟踪等新兴领域展现了很好的应用前景。然而,其性能受到运动模糊问题的限制。为了解决旋转棱镜–相机成像系统中的运动模糊问题,本文基于运动成像分析方法,建立了动态虚拟相机的运动模糊数学模型,以表征系统的实时成像模糊机制。通过分析动态虚拟相机一阶运动表达式,提出了动态虚拟相机成像的运动模糊核估计方法和运动模糊消除算法。基于所提出的方法,可以获得扫描图像的运动模糊核,然后结合维纳滤波来消除模糊。实验结果表明,所提出的运动模糊消除算法能有效地消除运动模糊,提高实时扫描成像系统的成像质量。

虚拟现实系统中的可见光成像仿真

对虚拟现实系统来说,画面的逼真程度是其能否为使用者提供良好沉浸感的关键。传统的计算机小孔成像模型因缺乏必要的深度信息,不能满足医学、军事等领域的仿真需求。结合真实透镜成像系统的光学原理,对原有计算机成像模型进行了一定的补充和修改,提出透镜成像系统数学模型,并具体解释了如何将透镜系统中的焦距、光圈、弥散圈、景深等概念映射到计算机成像过程当中。随着科学技术不断发展,可编程图形硬件的出现使得大量的图形计算从CPU转移至GPU成为可能。介绍了一种对透镜成像系统数学模型的实现方法,它充分利用图形处理器(GPU)的多纹理技术和可编程性,不仅获得更真实的图像效果,且满足实时性要求,可以在虚拟现实系统中应用。

机载成像设备地面仿真系统的误差分析

依据多体系统理论和误差建模技术对构成机载成像设备地面仿真系统的13类(63项)误差进行了分析,建立了地面仿真系统误差的数学模型,运用所编制的MATLAB蒙特卡罗模拟程序进行了各项及各类误差的敏感度分析,最后依据分析结果进行了合理的误差分配。

基于虚拟人体的培训型医学超声成像仿真系统

通过对人体器官超声特征的数学建模和软件设计,实现对医学超声成像过程的仿真,在此基础上研发可用于相关医务人员职业技能培训的医学超声成像仿真系统。此系统可以避开只有在真实患者身上进行试验才能缓慢提高技能这一常规,以达到降低培训成本、缩短培训周期的目的。

简易3D扫描系统的构成模型分析

专业级的3D扫描系统需用到很多高端设备,造价昂贵。因而给出一种由2台普通摄像机、1台平水仪、1台计算机和1台可以平移和旋转的电控轨道组成的简易3D扫描系统设计方案,同时构建了其成像模型,详细分析了真实世界坐标系与计算机图像像素坐标系之间的关系,并以实例验证了模型的可行性,有效地缩减了3D扫描系统的成本。

微纳操纵成像系统的线性自抗扰控制器设计

针对比例积分(PI)控制微纳操纵成像系统存在控制精度低、抗干扰能力弱等问题,提出了一种基于线性自抗扰的控制方法。该文分析了微纳操纵成像系统的结构及数学模型,并设计了线性自抗扰控制器,利用所得模型的参数,确定带模型信息的线性扩展状态观测器的部分参数和PI控制器的参数。在Matlab/Simulink中搭建控制器模型,并进行仿真实验的对比。结果表明,该研究与传统PI控制相比,具有控制精度高,抗扰能力强等特点,有效改善了系统的性能。

微纳操纵成像系统的微分前馈自抗扰控制研究

微纳操纵成像系统是探索微观世界的重要工具,传统比例积分(PI)控制器存在参数难调节,控制精度低,抗干扰能力弱等问题。该文在自抗扰控制的基础上,针对高频周期信号下自抗扰控制存在较大跟踪误差,加入微分前馈环节。首先给出微纳操纵系统结构的数学模型,设计出基于模型信息的自抗扰控制器;再利用已知信息给出微分前馈量;最后在Matlab中进行仿真验证。仿真结果表明,对比线性自抗扰及PI控制,微分前馈的自抗扰控制具有较小的跟踪误差,系统抗干扰能力有显著提升。

巧用数学模型解决物理问题一例

在学习数学知识时,我们有时将数学问题转换成物理模型来处理问题比较方便;而在学习物理知识时,往往又要将物理问题转化为数学模型来处理问题比较方便.所以,物理模型与数学模型之间的转换,是一种很重要的思维方法,在物理学的理论研究和实际应用中都得到广泛的使用.其实,应用数学工具处理物理问题,也是一种很重要的能力.在这里笔者仅举一例说明.

一种基于非锐化掩蔽模型的无偏振片成像技术

液晶透镜是一种新兴的可以电控调焦的液晶器件,无需机械移动就可以实现对焦、变焦和深度测量,因此被广泛应用于摄影摄像、显微成像、虚拟现实等领域。提出一种优化的液晶透镜无偏振片成像技术。该技术结合非锐化掩蔽模型,通过分析图像像素值的变化,估算得到环境光中寻常光分量的占比,并使用非对焦图像和对焦图像进行处理,获得高质量图像。实验结果表明,优化后的技术能够有效增强图像对比度,获得优质图像。

海克斯康测量技术(青岛)有限公司海克斯康蓝光拍照测量系统

来自海克斯康的蓝光拍照式测量系统,凭借其独有的专利技术,能够在苛刻的工业环境中,利用二维光学成像,以独特的高速数据获取能力,迅速重建工件的三维数学模型,完成大型复杂模具的测量与检测任务。

CCD摄像机标定与修正的简便方法

利用透镜成像理论建立摄像机数学模型,提出一种新的简单、快速的摄像机参数标定与修正方法.该方法在摄像机模型中全面考虑了镜头的径向畸变和切向畸变,利用图像中心附近点畸变量较小的性质,用中心附近点和全场视点对摄像机内外部参数和像差修正参数进行分离标定.实践证明,该方法能快速、方便地对摄像机系统进行标定和像差修正,具有较好的稳定性和精度.

γ辐射的散射研究

从γ射线在射入物质体内时发生的康普顿散射现象出发 ,在忽略三次 (及以上 )散射、光电吸收的前提下 ,从理论上讨论了二次散射对工业CT机图像质量的影响。给出了两种数学模型。研究了辐射强度的减少与吸收体厚度之间 ,以及一次射线束与二次射线束的相对强度同吸收体厚度之间的定量关系。结果显示 :该讨论适用于垂直入射的平行窄束射线情形 ;二次散射会降低整个图像或部分图像的对比度 ,并将产生“压杯”现象 ;材料对射线的吸收越强、材料越厚 ,则图像对比度的降低越明显。该讨论及结论还适用于X射线源。

光学式非接触厚度-微位移测量仪的研制

在激光三角测量法原理基础上,应用光学系统成像技术,利用光电位置传感器PSD获得象点移动量,并根据象点移动量建立与被测物厚度—微位移变化之间的数学模型,通过象点位置变化的计算,研制了光学或非接触厚度—微位移测量仪。实现了被测物厚度—微位移变化量的测量。该测量仪的量程为1000μm,分辨力小于0.2μm。

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海克斯康蓝光拍照测量系统来自海克斯康的蓝光拍照式测量系统,凭借其独有的专利技术,能够在苛刻的工业环境中,利用二维光学成像,以独特的高速数据获取能力,迅速重建工件的三维数学模型,完成大型复杂模具的测量与检测任务。

实现空间高分辨成像的数字域时间延迟积分CMOS相机设计及分析

为使具有诸多优点的互补金属氧化物半导体(CMOS)传感器更适合空间高分辨成像,寻求空间高分成像的新型技术,提出了更利于微光成像和推扫成像的卷帘数字域时间延迟积分(TDI)算法。同时研究数字域TDICMOS相机成像质量,详细分析了其噪声来源和特性,并建立了数字域积分图像信噪比(SNR)与积分级数的关系模型,讨论了积分时间和光照度对SNR的影响。最后利用设计的IBIS5-B-1300卷帘数字域TDI CMOS原理样机开展验证实验。实验结果表明本文算法能明显提高成像质量,数字域10级积分图像SNR由未积分的19.07dB提高至29.21dB,而且级数越大,SNR越大。理论分析和实验验证均表明M级卷帘数字域TDI可使图像SNR提高M(σAD+σCMOS)/(MσAD+槡MσCMOS)倍,其中σAD和σCMOS与选择的CMOS传感器有关,另外σCMOS还受积分时间和光照度的影响。