针对车辆环视系统的光照补偿方法

针对车辆环视系统车载鱼眼相机,因光照影响导致画面色彩异常和边缘亮度下降的问题,设计了一种针对车辆环视系统的光照补偿方法。首先在4路鱼眼图像色彩校正时,提出了基于灰世界模型多图联合色彩校正算法,实现了快速降低不同方位图像因光照产生的色彩差异;然后利用相机内外参进行仿射变换,实现畸变校正和鸟瞰图生成;最后在鸟瞰图重叠区域引入光照调节映射表进行边缘亮度调节,经图像融合得到全景2D鸟瞰图。采集多种光线场景下4路鱼眼相机摄取的实际行车视频进行试验,该文方法处理后图像自然图像评价指标降低了40%,单帧运行时间仅27 ms,实验结果表明该方法可以在不同光照场景下稳定输出光照均匀的全景2D鸟瞰图。

基于三角函数的加权平均全景环视图像融合方法

全景环视(AVM)系统是减小汽车盲区的有效工具,针对已有AVM图像中存在的拼接缝以及拼接误差等问题,提出了两种依据像素坐标的三角函数值计算权值的像素级图像融合方法。对于短距AVM图像的融合,提出了一种以融合区域像素坐标的正弦/余弦值为融合权重的图像融合方法,命名为“时钟扫描图像融合法”;对于长距AVM图像的融合,提出了一种依据正切函数曲线拟合矩形融合区域,并利用正切函数系数构造权值区间确定各像素权重系数的方法,以同时顾及3条融合边界,称之为“tan—加权图像融合法”。研究结果表明,两种图像融合方法在消除相邻图像之间的拼接缝、提升融合图像的清晰度等方面具有良好效果,可实现融合区域的平滑过渡。

基于障碍物和车位检测的单阶段多任务YOLO-Parking算法研究

文章提出一种基于YOLOv4的端到端多任务网络模型用于自动泊车系统中的感知任务,以环视图像(around view monitor, AVM)作为网络输入,基于卷积网络提取图像特征信息,通过YOLO和DMPR-PS(directional marking-point regression-parking slot)检测头实现停车位与障碍物并行检测。在PS 2.0公开数据集上进行验证的结果表明,所提出的多任务检测方法能够同时检测停车位和障碍物,障碍物识别平均精度均值达到89.72%,车位识别查准率达到93.53%,网络检测速率为34.0帧/s,在满足自动泊车感知任务需求的同时提升了系统的检测效率。该文研究成果对自动泊车感知技术的发展具有一定的意义。

基于空地多视角RGB影像协同的病害香蕉植株监测

【目的】利用空地RGB影像探索病害香蕉植株精准监测方法,为构建面向大面积香蕉种植区域中发病香蕉高效精准监测的智能系统提供技术支撑。【方法】通过无人机和地面移动设备拍摄,建立空地多视角病害香蕉植株RGB影像数据集,综合注意力机制和深度可分离卷积策略开发出检测大面积种植区域中病害香蕉植株数量的轻量化深度学习模型,运用多视角目标校对计算实际病害香蕉植株数量及发病率信息。【结果】改进后的模型比YOLOv3、YOLOv4和YOLOv5中最优基础模型性能指标更优。在空地多视角病害香蕉植株目标检测试验中,该模型全类平均精确率(mAP)达94.95%。基于该模型完成了大面积种植区域病害香蕉植株的监测,且发现病害香蕉植株多位于曾遭受过病害影响而形成的秃斑一样的区域内或其边界上,表明病害香蕉植株具有传染性。此外,完成了规范化小型试验地块中处于缓苗和营养生长期的中蕉4号香蕉的病害信息统计,模型检测所得香蕉发病率误差为0.31%,需人工巡检校对的数量大幅下降82.98%~100.00%,且发现该品种香蕉也表现出典型的多年生作物生长特征。【建议】为解决大面积种植区域中病害香蕉植株精准监测难和检测模型泛化能力不足的问题,建议用空地RGB影像协同的轻量化病害香蕉植株监测方法提取香蕉作物病害信息;多方协作,探索适合数字化农业发展的香蕉种植模式;延伸产业链发展,提升香蕉种植的综合效益,促进区域优势产业发展。

汽车360°环视系统发展研究

针对用于辅助驾驶的汽车360°环视系统业界普遍存在的重影错位、远端模糊、拼接缝模糊以及一些角度视野失真的问题,提出这些问题将随着未来算力的性价比提升和人工智能的发展,将可以被最终优化或解决。首先概述系统的工作原理和基本功能,然后解析系统的软硬件结构和每个功能模块的作用,同时描述过程的一些算法模型。最后指出系统的物理局限性:前后左右摄像头的安装位置和角度不可能是在同一高度,模型投影后存在差异,鱼眼摄像头原理光轴中心的像素较少。最后从问题机理上分析,高分辨率图像重建或更高像素的摄像头可以解决远端模糊问题,重影错位问题可以通过结构光相机或者3D重建算法获取深度信息进行解决。

基于IE的羊八井中子监测器数据实时发布系统

介绍了基于IE(Internet Explorer)浏览器的西藏羊八井中子监测器数据发布系统,具体描述了系统结构和工作界面、网络服务器的工作原理、快视图输出界面和数据输出界面运行的流程,以及这两种输出界面在网络服务器中所涉及到的参数设置和数据库访问,相关shell文件及快视图生成软件的编制。

基于物联网与人工神经网络的温室监控方案

为提高观叶植物温室的自动化水平,根据物联网采集的温室微气候数据与植物图像,设计了基于人工神经网络预测的温室监控方案。首先,设计了基于物联网的温室微气候检测系统与植物图像采集系统,设计了图像处理算法来提取植物的叶区域;然后,采用两因素方差方法分析微气候因素与观叶植物叶区域生长速度的关系,由此确定神经网络的输入量与输出量;最终,使用采集的历史微气候数据对神经网络进行训练,获得神经网络的最优模型参数,建立微气候因素的预测模型。实验结果表明,该系统能够准确地预测出温室微气候的变化状态,使温室微气候满足兰花的最优生长条件。

矿井多视角图像拼接方法研究

针对煤矿井下监控图像视野范围较小、细节特征不清晰等问题,提出了一种矿井多视角图像拼接方法。首先,采用一种改进对比度受限的自适应直方图均衡化方法对图像进行预处理,以突出图像细节,提高对比度;其次,选用ORB算法提取图像特征点,采用改进的Brief算法计算特征描述子;再次,通过K最近邻(KNN)算法实现特征点对粗匹配,基于随机采样一致性(RANSAC)算法对误匹配特征点对进行筛选、消除,并求解最优透视变换矩阵,对待匹配图像像素点进行坐标变换;最后,采用帽子函数加权平均融合算法对固定图像和待匹配图像进行拼接融合。实验结果表明:ORB算法较尺度不变的特征变换(SIFT)、KAZE算法对于单张图像提取的特征点数分别减少48%,33%,提高了有效特征点提取能力,特征点提取耗时分别减少17%,34%,提高了计算效率;采用该方法拼接的图像避免了连接处的裂缝、黑线现象,图像过渡自然,清晰度高。

街景影像技术在新增违法建设监测中的应用

为实现新生违法建设严格管控,动态零增长真正落实的目标,北京市采用多种手段进行新增违法建设的发现和处理。探讨采用街景扫描车按规划好的时间和路线进行扫描,并对扫描的影像进行比对,提取出差异部分,发现新增违法建设的可行性。文章介绍了该方法的技术路线,总结了北京市近5年来采用该方法取得的经验和成果,探讨了该方法和其他发现违法建设方法对比的优点和存在的不足,为其他城市发现违法建设提供参考。

基于机器视觉的提升系统钢丝绳横向振动监测研究

针对目前对矿井提升系统钢丝绳横摆监测方法少、监测效率低的现状,设计了基于图像处理的对提升系统钢丝绳横摆监测的一种快速高效监测技术。用工业摄像机对运行中提升机钢丝绳横摆现象进行拍摄后,利用Vision Asistant及Labview编写的图像处理程序,实现对图像预处理、空间标定、改变对比度、边缘检测、振幅计算等操作,对所测量结果与安全阈值比较,实现提升系统钢丝绳横摆的在线监测。为检验本监测技术的可行性与可靠性,进行了实际验证试验,结果表明:该图像处理与监测程序的测量方法可用于实际监测。

红外成像测温视频监控系统的应用

远程全视场红外成像测温视频监控系统是在远程视频监控系统中加入红外成像测温仪,组成了视频、温度远程自动检测系统。文章介绍了红外成像测温技术的工作原理,在电力变电站设备监控中的系统基本组成以及系统应用特点。

全景环视辅助泊车系统的研究

随着城市道路越来越拥挤,驾驶员行车和停车的环境也日益复杂,能否为驾驶员提供车辆周围全方位的可视监控信息是提高行车安全性的关键。为此,对一种全景环视泊车辅助系统进行了研究,该系统包括1个中央控制器、1个显示器和分别安装在车辆前、后和两侧的4个广角摄像头。4个摄像头分别采集车辆前、后、左和右4个方向的图像信息,传送给中央控制器,经过摄像头参数校正、镜头扭曲校正、鸟瞰视角转换、白平衡匹配和图像缝合处理,最终在显示器上显示一个可直观监视车辆周围环境的全景鸟瞰画面。

3D全景泊车多点图形拼接标定系统装置

汽车360°全景泊车主要依靠整车前后左右的4个甚至更多广角摄像头,对鱼眼镜头采集的扭曲画面进行修正处理,通过图像畸变还原、拉伸和裁剪,将前后左右的画面处理成平面可视画面;所采集的图像为曲面画面,图像会出现重影、盲区、图像拼接处有明显的拼接痕迹、色差、画面图像整体比例不协调等问题。需要一套鱼眼图像矫正装置,在图像拉伸和裁剪时,需要通过地面的标定区,识别图像处理各个拉升和还原的边界。现有的标定方法操作繁琐,成本高。使用简易的方法对3D全景泊车图像进行处理,该装置具有快速、稳定、廉价、免维护等特点,能完成多点图形拼接标定工作。

航空航天遥感技术在国土空间生态修复中的应用研究

国土空间生态修复是机构改革赋予自然资源主管部门的重要职责。本文通过剖析目前国土空间生态修复项目存在的问题,提出解决措施及建议,并利用航空航天遥感技术,开展生态修复项目动态监测,定期获取项目范围内现势性高分辨率影像、天地一体全景、无人机视频等数据,形成监测成果,全面反映国土空间生态修复项目实施效果和进展程度,以期为自然资源管理提供决策支持。

多编组铰接车辆周界图像动态拼接方法研究

针对多编组车辆行驶时周界存在较多盲区的问题,文章提出一种多编组车辆周界图像实时动态拼接方法:其先通过鱼眼相机获取图像进行畸变校正、透视变换和图像拼接,生成单节车厢的拼接图;再将各节车厢拼接图像以纹理贴图的方式加载至图形处理器(graphics processing unit,GPU)中实现加速;最后通过建立多节车厢图像拼接模型并结合车厢铰接处角度信号,实现多编组车辆周界图像的实时动态拼接。将该算法移植到嵌入式平台并在实车上进行测试,结果表明:基于该方法实现的全景动态拼接图像能清晰地显示车辆周界物体。

超短焦水下广角监控镜头的设计与分析

目前市面上的水下镜头以视场角小、光学总长大的镜头为主。利用超短焦距的方案,从6片玻璃镜片的初始结构出发,结合水下成像镜头的特点,设计了一款500万像素的超短焦水下广角监控镜头。其全视场为95°,焦距仅为3.1 mm,系统光学总长为32.8 mm,后工作距为5.3 mm。该镜头由隔水窗以及由4片球面镜片和2片非球面镜片(包含滤光片和光阑)所构成的透镜组组成。在水下工作时,该镜头在全视场范围内的调制传递函数在250 lp/mm频率处都在0.3以上,同时中心视场系统的光学性能接近衍射极限,配合IMX675传感器能实现良好的成像效果。通过温度和公差分析,证明该镜头能适应水温变化,满足实际生产和装配的要求。

基于3D空间球面的车载全景快速生成方法

为了高效生成具有低失真度的车载全景,以保证基于此影像信息的辅助驾驶系统的实时性,提出针对运算效率进行优化的车载全景生成方法。首先,利用多扫描线趋近、圆拟合的方法实现鱼眼成像有效区域的准确自动提取,并对参数进行优化以提升算法鲁棒性。基于鱼眼成像有效区域轮廓,计算得到有效区域半径以及圆心。以圆心为原点,半径为单位长度重构笛卡尔坐标系。再基于此坐标系,将鱼眼成像通过经纬映射投射至3D空间球面并在球心建立虚拟相机,利用梯度下降获取视锥体最优旋转角后进行视角重构并成像,直接获取该方向鸟瞰图,实现通过一步变换完成鱼眼校正与逆透视变换,达到提升车载全景影像生成速率与减少图像失真的效果。最后,对图像位置进行配准,使虚拟相机直接成像在指定位置,并对4幅图像进行融合,从而降低由于拼接缝带来的图像信息损失,保证生成的车载全景影像最大程度保留道路信息。研究结果表明:使用该方法在同等硬件平台下,基于标定参数计算生成车载全景影像速率提升接近1倍,从视觉上图像失真程度明显降低;该算法可以提升车载全景生成速率,减少计算资源占用,降低图像失真,从而提升基于车载全景影像的辅助驾驶系统的实时性与可靠性。

基于模糊聚类的大视场地基光学天文图像薄云识别与分析

为了提高天文观测的效率,需要对夜间地基光学天文观测中薄云的识别和影响程度评估的算法进行研究。首先,分析了云对地基光学天文观测的影响和传统地基云图的算法后,选取大视场地基光学天文设备地基广角相机阵(GWAC)的图像进行研究。其次,通过GWAC图像的灰度分布等特性的对比分析,选取模糊C均值聚类(FCM)算法处理受薄云影响的GWAC图像。然后,应用FCM算法,通过重复多组实验,选定合适的聚类层次数、迭代次数和平滑因子等关键参数。最后,将FCM算法结果与传统天文学的恒星消光方法进行比较。设置平滑因子为1.5,聚类层次数为5,经过10次循环迭代计算后,FCM算法将夜晚的天空背景聚类成5个层次。层次分布结果与目测云层厚度分布相符,且与更精确的传统天文学恒星消光方法的结果也吻合。对于大视场地基光学天文图像中的薄云,FCM算法可以有效地识别并分析出其厚薄分布结构,即能对薄云的影响程度进行分级评估。此FCM算法有望结合更大视场的鱼眼镜头和CCD相机的监测设备,研发出一类自动监测和实时评估云层分布和影响程度的专用设备,提高地基光学天文观测的效率。

针对铰接工程车辆的变角度全景环视系统研究

针对铰接工程车辆车头与车厢间存在铰接角度且车身长导致的视觉盲区大的问题,提出了一种可以根据铰接角度实时调整拼接图像的变角度全景环视系统。对于静态俯视图像的生成,提出一种用于将畸变图像转换为俯视图像并对齐到指定位置的查找表快速映射方法,实现了通过一步变换完成鱼眼校正、逆透视变换与图像配准,提升了静态俯视图像生成的速率。对于动态全景环视图像的生成,提出了一种根据铰接角度改变后对应的动态查找表直接生成变角度全景环视图像的方法,提升了角度改变时图像重新配准的速率。对于全景环视图像的融合,提出了一种循环颜色调整和透明度融合相结合的方法,从而对整幅变角度全景环视图像进行均衡化处理并降低拼接缝带来的图像损失。试验结果表明:在同样的硬件平台下,对于静态俯视图像的生成,该系统不仅将运行速度提升了接近1倍,并且有效减少了图像的失真程度;在图像融合方面,该系统不仅获得了较好的融合效果,并且保证了运行的实时性;通过实车验证,该系统可以生成全局均衡且无缝的变角度全景环视图像并在嵌入式处理器上实现了接近30帧·s^(-1)的处理速度;该系统实时生成的变角度全景环视图像可以有效消除铰接工程车辆周围的视觉盲区,从而提升铰接工程车辆行驶的安全性和便捷性。