针对监控系统中由于摄像机与监控画面不垂直导致显示画面梯形畸变的问题, 提出一种自适应实时视频梯形矫正系统的硬件结构设计方案。首先, 对每帧画面依次进行灰度变换、边缘检测、形态学开运算等一系列预处理; 接着, 基于Hough变换提取画面中梯形畸变的轮廓; 然后, 根据梯形畸变轮廓确定四对映射点坐标, 并运用连接点法计算矫正参数; 最后, 运用灰度插值法得到矫正图像。整个过程利用流水线和乒乓缓存结构对算法进行了优化, 利用视频时序中的场消隐时间进行计算, 在大幅减少硬件资源消耗的同时提高了算法效率, 并在ALINX AX7103 FPGA硬件开发平台上加以实现。实验结果表明: 在视频分辨率为640×480、刷新率为60 Hz的情况下, 系统能够很好地矫正梯形畸变范围在±30°以内的监控画面, 矫正精度为1°, 基本满足监控系统的自适应性、实时性等要求。

针对航空相机复杂的使用环境以及需在高速运动中进行高分辨率成像的特点,设计了一种大视场航空照相机光学系统。该系统光学结构采用双高斯准对称结构形式, 通过双成像模块光学拼接扩大视场角, 调整最后一片透镜实现内置调焦, 且通过控制地物反射镜的3种工作模式, 分别实现航空相机垂直照相、自动调焦及前向像移补偿功能, 避免了航拍过程中温度、气压、航高等环境条件变化时引起的图像质量大幅下降, 确保整个视场内成像质量不受影响。该光学系统设计实现了全视场无渐晕,全视场最大畸变＜0.5‰, 在91 lp/mm处MTF接近衍射极限, 物镜在全视场范围内成像质量一致。通过实验室及航拍试验验证, 该光学系统具有成像清晰、视场大、可靠性高、体积小、质量轻等优点, 满足了航空相机在比较复杂环境下清晰成像的要求。