位姿估计是机器视觉中的重要问题，传统正交迭代位姿估计算法迭代速度较慢，选用弱透视变换为初值点进行迭代且计算结果容易陷入局部最优解。针对此情况，提出一种改进的正交迭代位姿估计算法。通过克罗内克积对物方残差目标函数进行优化，在保证迭代精度的前提下，降低正交迭代的复杂度，提高算法计算速度；利用加权的思想，求得图像上参考点与重投影点距离差值，对像方残差赋予不同的权重，降低误差点对计算结果的影响。仿真实验与真实实验表明，与传统正交迭代法以及线性位姿估计算法相比，该算法有效地提高了计算精度、加快了计算速度，并且全局收敛，具有较高的实用性。
机器视觉 位姿估计 正交迭代 加权迭代 全局收敛 激光与光电子学进展
2022, 59(18): 1815019
1 燕山大学 电气工程学院，河北秦皇岛066004
2 河北省数字影像装备与数字显示技术重点实验室，河北秦皇岛066004
3 秦皇岛视听机械研究所，河北秦皇岛066004
传统的多投影颜色校正和亮度融合在RGB颜色空间下进行，存在校正过程中亮度和色度相互干扰的问题。针对上述问题，提出一种基于Lab颜色空间的颜色校正和亮度融合方法。将亮度与色度单独提取出来，用B样条曲线模型建立起各投影仪原图像与投影显示画面的亮度、色度转换关系，以消除各投影仪投影显示画面之间的颜色差异，并采用融合B样条曲线的伽玛校正对画面重叠区域的亮度进行调节。实验结果表明，相对于RGB颜色空间，在Lab空间进行颜色校正使两个投影显示画面的颜色强度差异在Lab三通道分别减少了4.14，2.41，2.44；相对于RGB颜色空间的伽马校正，在Lab空间将伽马校正与B样条曲线融合进行亮度调节使投影显示画面重叠区域与非重叠区域的颜色强度差异在Lab三通道分别减少了6.12，4.64，3.47。基于Lab的多投影颜色校正及亮度融合技术可对投影显示画面亮度与色度进行更准确的校正，并且给予不同颜色强度对应的伽马系数。
Lab颜色空间 颜色校正 亮度融合 伽马校正 B样条曲线 Lab color space color correction brightness fusion gamma correction B spline curve
1 燕山大学工业计算机控制工程河北省重点实验室, 河北 秦皇岛 066004
2 秦皇岛视听机械研究所, 河北 秦皇岛 066000
水线精确提取是基于机器视觉的水尺计重系统中的技术难题。针对自然场景下采集的图像存在着光照不均匀、场景复杂等问题, 通过帧间作差结合图像配准对图像进行预处理; 提出一种基于三角隶属函数关系的迭代分割方法; 通过线性采样和双线性插值法, 提取出完整的水线。实验证明了该水线提取算法的稳定性和准确性。
水线提取 图像配准 隶属函数 双线性插值 waterline extraction image registration membership function bilinear interpolation
燕山大学河北省仪器科学与技术重点实验室, 河北 秦皇岛 066004
矿物油的使用是造成雾霾等空气污染问题的重要原因。 矿物油荧光光谱检测系统光谱消噪处理的有效性和快速性是在线实时监测系统的热点问题。 研究应用提升算法小波变换(LWT)矿物油荧光光谱去噪的方法。 与传统的离散小波变换(DWT)相比, 提升小波变换将现有的小波滤波器分解成基本的构造模块, 分步骤完成变换, 结构简单, 运算速度快。 在矿物油荧光光谱去噪过程中具有运算量低、 原位运算和便于实现的特点, 有效解决了传统小波变换在这方面的不足。 提升算法的小波变换、 传统离散小波变换和经验模态变换(EMD)分别运用到0#柴油、 97#汽油、 煤油三种矿物油的荧光光谱去噪中, 评价去噪效果指标的信噪比(SNR)、 重构均方根误差(RMSE)和波形相似度(NCC)证明了提升方法小波变换用于矿物油荧光光谱去噪的有效性。 同时, 提升算法变换能提高构造的灵活性和运算的简单性使消噪时间降低62%, 证明了提升算法的小波变换运用到矿物油荧光光谱去噪中的快速性, 适于矿物油实时消噪处理系统。
提升小波 去噪 荧光信号 信噪比 LWT De-noising Fluorescence signal SNR 光谱学与光谱分析
2016, 36(7): 2144
1 燕山大学 工业计算机控制工程河北省重点实验室, 河北 秦皇岛 066004
2 秦皇岛视听机械研究所, 河北 秦皇岛 066000
提出了一种基于极曲线几何和变支持邻域的立体匹配算法来解决鱼眼立体视觉中图像变形导致的极曲线求取和匹配代价计算问题。首先, 对鱼眼相机进行标定并获取相机的相关参数; 针对鱼眼镜头的畸变问题, 根据鱼眼镜头的优化投影模型推导出系统的极曲线方程, 并利用得到的极线方程确定对应点的搜索范围。然后, 根据同源像点在左右图像上的位置关系确定各中心像素点的支持邻域, 并计算出不同视差条件下该支持邻域在另一幅图像上的对应支持邻域, 利用获取的支持邻域计算出各点的匹配代价。最后, 利用WTA(Winner Takes All)策略选取最佳匹配点得到最终的匹配结果。基于提出的极曲线和支持邻域对两组鱼眼图像进行了匹配实验并与传统方法进行了实验对比, 结果表明: 提出的方法的匹配准确度比传统方法分别提高了4.03%和4.64%。实验结果验证了极曲线的应用加快了匹配速度并减少了误匹配; 支持邻域的使用使其对匹配代价计算的准确度优于传统方法。 该算法满足了鱼眼图像立体匹配对信息获取速度、准确度和数量的要求。
计算机视觉 立体匹配 鱼眼图像 极曲线几何 支持邻域 computer vision stereo matching fisheye image epipolar curve geometry support neighborhood
1 燕山大学 电气工程学院 工业计算机控制工程河北省重点实验室, 河北 秦皇岛 066004
2 秦皇岛视听机械研究所, 河北 秦皇岛 066000
针对圆形标志点标定鱼眼镜头模型参量准确度不高的问题, 提出一种基于质心点优化的鱼眼相机标定方法.首先在已有的鱼眼镜头成像模型的基础上, 获取模型内外参量的初值, 并利用两步求解法求取畸变参量的初值；然后通过模型求取标志圆的投影椭圆, 对该投影椭圆和图像上的椭圆分别求质心, 进而建立目标函数并优化模型各参量, 最后实现鱼眼镜头的精确标定.模拟实验和真实图像实验结果均表明: 本文提出的方法能够明显提高鱼眼镜头的标定准确度, 为鱼眼视觉相关问题的研究提供了可靠的参量依据.
机器视觉 摄像机标定 质心点优化 鱼眼镜头 畸变参量 图像校正 圆形标志点 Machine vision Camera calibration Centroid optimization Fisheye lenses Distortion parameters Image correction Circular control points
燕山大学电气工程学院, 河北省测试计量技术与仪器重点实验室, 河北 秦皇岛 066004
目前食用调和油市场混乱, 存在混淆概念、 随意冠名、 以次充好等问题, 特别是调和油成分和配比标准模糊不清。 国家食用调和油标准历经八年仍未能如期出台, 其根本原因在于缺乏对调和油中植物油定性及定量检测的有效方法。 食用调和油是由不同的植物油按一定比例混合而成, 含有丰富的营养成分, 在日常生活中经常使用。 不同的植物油含有特定的组成成分, 将各种植物油进行混合可以充分利用其中的营养物质, 使调和油中营养成分更加均衡, 有利于人的身体健康。 因此准确测定调和油中单一植物油的含量可以有效对调和油市场进行监管。 同时由于调和油中植物油种类是确定的, 仅需对其含量进行准确测定。 利用三维荧光光谱对调和油中植物油含量进行测定, 提出一种新的数据处理方法, 采用拟蒙特卡洛原理对选定的特征区域进行特征峰积分, 结合神经网络方法求解非线性方程组, 得出调和油中各单一植物油含量。 选用花生油, 大豆油, 葵花油为研究对象, 用不同比例单一植物油调和成食用调和油, 不考虑每种单一植物油的具体组分, 仅将其作为整体研究。 通过测定10组不同调和比例的调和油的回收率, 验证特征峰积分法的有效性, 为高灵敏度检测混合物复杂组分含量提供一种有效方法,与常用的解线性方程组测定混合物组分浓度的方法进行比较, 回收率的准确度提高, 可以用于食品质量检测人员对食用调和油中所用植物油种类及含量进行检测, 为国家标准的出台提供一种有效参考。
光谱学 特征峰峰值积分 拟蒙特卡洛 食用调和油 Spectroscopy Characteristics peak value integration Quasi-Monte Carlo Edible blend oil
燕山大学 电气工程学院, 河北 秦皇岛 066004
亮度式测温仪的校准大多采用人工方式, 人为影响因素较大且校准重复性较低.为了使测温仪在校准时能够准确自动地瞄准温度灯的瞄准点, 采用YG-QP36四象限探测器, 设计出双自由度自动瞄准系统的机械运动结构, 利用步进电机的自锁和双向精确定位特性, 双自由度扫描温度灯的瞄准点.用光纤将电子元器件与高温环境隔离开, 减少温度对电子元器件的影响.在800~1 200℃温度范围内采集测温仪的温度-电压数据, 并用最小二乘支持向量机进行拟合, 测量数据的相对误差小于0.05%, 重构均方差为0.019 6.对光斑圆心到坐标原点的距离与电压进行最小二乘拟合, 光斑直径测量数据表明, 双自由度自动瞄准系统能够提高校准准确度, 减小重复校准误差.
测试计量仪器 光纤传感器 温度测量 四象限探测器 自动瞄准 双自由度 最小二乘拟合 Measurement equipment Fiber optic sensor Temperature measurement Four quadrants detector Automatic calibration Double degree of freedom Least square fitting
