基于安全芯片的防伪数码相机

为了改进现有防伪数码相机不能处理通过翻拍伪造数码照片的缺陷,提出了一种新的基于安全芯片的防伪数码相机架构。在拍摄时将所拍摄的区域分成多个小单元,并用对焦测距系统测量各个单元到相机的距离。用安全芯片对图像元数据、图像内容及距离信息进行数字签名,并将签名内容及距离信息都保存在图像文件的元数据里。通过验证数字签名有效且距离信息不完全相等来保证图片的真实可信。该防伪数码相机能同时发现照片在拍摄后被篡改和翻拍问题,所拍摄照片真实可信。

散景效果的真实感绘制

针对现有方法绘制的散景效果真实感较差的问题,提出一种基于几何光学理论的散景效果真实感绘制方法.该方法以光线传播的折射定律为基础,利用序列光线追踪方法对相机镜头的光学成像特性进行精确建模;对相机镜头的内部结构进行精确模拟,包括孔径光阑和渐晕光阑,以绘制出由孔径形状和渐晕共同作用的散景效果;利用几何光学理论和序列光线追踪方法精确计算出出射光瞳的位置和大小,以辅助光线采样,提高光线追踪效率.绘制结果表明,利用该方法能够绘制出较为逼真的散景效果,正确模拟了孔径形状和渐晕对散景效果的影响,并具有较高的光线追踪效率.

基于人脸检测的自动摄像跟踪系统开发研究

自动摄像跟踪系统，是一种通过传感器检测或者数字图像处理的方法，控制摄像机自动的对运动中的人物或特定物体实施跟踪拍摄的系统，融合了计算机网络通信、计算机视觉、传感器网络等多个领域的技术，包含一系列软件和硬件设备，可以广泛运用在安全保卫视频监控，会议摄像，课堂和讲座摄像，表演摄像等场景，是近年来需求增长较大的领域。 人脸检测是数字图像处理和计算机视觉的一个分支问题，指的是在输入的图像中判断是否有人脸存在，并确定出所有人脸的位置、大小甚至姿势朝向的过程，作为进一步控制和处理的依据。这是计算机视觉方向最热门的技术专题之一，拥有非常广阔的应用空间。 目前还没有成熟的自动跟踪摄像系统应用于安全保卫或一般民用摄像领域，已有的一些类似系统也不能完全达到自动跟踪人物摄像的要求，性能距离全自动化无人干涉的跟踪摄像还有相当差距。 本文旨在运用计算机网络作为图像数据和控制信息媒体，运用数字图像处理领域计算机视觉中人脸检测和人脸跟踪的技术作为自动人物识别的依据，设计人物检测、人物跟踪、摄像机自动跟踪拍摄、人物位置运动估算、简单运动估计等算法策略，研究和开发一套完整的自动摄像跟踪系统软件，支持网络远程访问和控制，在无需人为操作和调整的情况下，实现对人物脸部自动跟踪拍摄的功能。这个系统适用于一般需求的安保视频监控和课堂自动摄像的应用。 本系统相对于已有的性能较好的类似系统——红外视频监控系统有许多明显优势，在达到很好的智能化、实时性、响应速度和准确性的同时，实现了设备的简化，大大降低了成本；同时在现场部署时不需要重新配置，后期维护简便；并且能够实现连续位置跟踪；系统稳定性优良等等。

Non-goal scene analysis for soccer video

The broadcast soccer video is usually recorded by one main camera, which is constantly gazing somewhere of playfield where a highlight event is happening. So the camera parameters and their variety have close relationship with semantic information of soccer video, and much interest has been caught in camera calibration for soccer video. The previous calibration methods either deal with goal scene, or have strict calibration conditions and high complexity. So, it does not properly handle the non-goal scene such as midfield or center-forward scene. In this paper, based on a new soccer field model, a field symbol extraction algorithm is proposed to extract the calibration information. Then a two-stage calibration approach is developed which can calibrate camera not only for goal scene but also for non-goal scene. The preliminary experimental results demonstrate its robustness and accuracy. (c) 2010 Elsevier B.V. All rights reserved.

Oriented crystallization process of polypropylene fractions

Melting recrystallization processes of melt-sheared films of polypropylene (S28C) fractions have been investigated in situ by polarized optical microscope equipped with CCD camera and hot-stage. Actually, the morphological developments in the melting recrystallization are partially reappearance of oriented crystallization processes during melt-shearing the fractions, which is due to a memory effect of oriented structure of polymer. For low molecular weight fraction, only incomplete spherulites with some orientation along shear direction are observed in the melting recrystallization processes of the sheared films. For middle molecular weight fractions, extended chain fiber crystals(or bands) are formed first at higher temperatures, and the bands can act as self-nuclei (i. e., row nuclei), resulting in epitaxial growth of chain-folded lamellae(or fibril), i. e., the formation of cylindrites, with further decrease of the crystallization temperature. For high molecular weight fraction, however, it is not possible to shear the melt film because of its high melt viscosity. When the low molecular weight fraction in which no fiber crystals or cylindrites are observed, are mixed with small amount(about 1%-2%) of the high molecular weight fraction, quite large number of cylindrites are formed during the melting recrystallization process of its sheared film, which implies that the component of high molecular weight plays an important role in the formation of cylindrites during the shear process of polypropylene.

Fine sediment resuspension dynamics in Moreton Bay

A comprehensive field study has been undertaken to investigate sediment resuspension dynamics in the Moreton Bay, a large semi-enclosed bay situated in South East Queensland, Australia. An instrumented tripod, which housed three current meters, three OBS sensors and one underwater video camera, was used to collect the field data on tides, currents, waves and suspended sediment concentrations at four sites (Sites 1, 2, 4, and 5) in the bay. Site I was located at the main entrance, Site 2 at the central bay in deep water, and Sites 4 and 5 at two small bays in shallow water. The bed sediment was fine sand (d(50) = 0. 2 mm) at Site 1, and cohesive sediment at the other three sites. Based on the collected field data, it is found that the dominant driving forces for sediment resuspension are a combination of ocean swell and tidal currents at Site 1, tidal currents at Site 2, and wind-waves at Sites 4 and 5. The critical bed shear stress for cohesive sediment resuspension is determined as 0. 079 Pa in unidirectional flow at Site 2, and 0. 076 Pa in wave-induced oscillatory flow at Site 5.

面向位姿测量的摄像机标定方法及应用研究

在工业、航天、医疗等许多领域中，经常需要测量两个空间物体坐标系间的相对位姿。位姿测量方法一般包括声纳或激光测距、GPS、视觉方法等多种方法，其中视觉方法由于其信息量大、处理速度快等特点发挥了越来越重要的作用。在基于模型的单目视觉位姿测量中，位姿测量系统的测量精度与摄像机标定误差、图像坐标的检测误差、目标模型的测量误差等许多因素有关，而摄像机标定误差是影响位姿测量精度的一个主要误差来源，是测量系统内在的不可避免的误差。 实际应用中，提高整个系统的测量精度是三维视觉测量的一项重要任务，而摄像机标定精度的提高将有效地提高位姿测量精度。针对传统的摄像机标定方法在实际工程应用中存在的问题，以提高基于模型的单目视觉位姿测量系统的测量精度为目标，利用理论推导和仿真实验相结合的方法，首先通过从几何意义求解摄像机内外参数，深刻理解摄像机各参数的物理意义；然后在此基础上，重点研究摄像机标定空间的选择、标定参数误差与位姿测量误差之间以及标定参数误差与测量空间之间的关系分析；最后在理论研究的基础上，针对工程应用提出摄像机标定的相应策略，以提高整个系统的测量精度。 首先，在基于几何意义的摄像机内外参数求解方法研究中，从摄像机投影变换矩阵出发，通过几何思路求解摄像机内外参数；同时在此求解过程中，从几何意义推导得到描述透视投影变换的 矩阵必须满足的约束条件。这对深刻理解摄像机各参数的物理意义及其几何关系，对从直观几何方面分析摄像机参数对位姿精度的影响有着一定的意义。 其次，针对标定空间对位姿测量精度的影响，首先推导出标定空间与标定参数误差之间的关系，在此基础上，再给出标定参数误差和位姿测量结果误差之间的关系。实验结果表明：不管测试目标的成像范围如何，在满视场范围内标定时标定误差最小，从而可以得到更高的位姿测量精度。研究结果可为实际工程应用中测量系统的摄像机标定提供理论依据，对标定点的布置和摆放具有指导意义。 最后，在摄像机标定参数误差对位姿测量精度的影响研究中，通过理论推导结合仿真实验及几何解释说明，使用误差传播的方法，建立了位姿测量误差受摄像机标定参数误差影响的数学模型，分析了摄像机标定参数误差与位姿测量误差的关系，得到如下结论：测量距离方向位置精度主要受焦比误差和摄像机外参数光轴方向平移量误差的影响；姿态角精度主要受主点误差和摄像机外参数旋转角误差的影响。在标定参数误差与测量空间之间的关系方面，摄像机内外参数的误差在不同测量距离有着不同的影响。近距离时，应主要考虑外参数光轴方向平移量误差的影响；而远距离时，应主要考虑内参数焦比误差的影响。该结论可以指导摄像机标定方法的选择，根据不同的情况采用不同的算法以满足实际精度需求，从而达到优化系统设计，提高整个定位系统性能的目的，对于指导视觉位姿测量系统的工程应用具有一定的意义。

基于单相机的全向立体视觉关键技术研究

获取全向三维信息对移动机器人导航和行动规划具有重要意义。尽管有许多其他方法可以完成这一任务，如超声传感器和激光测距仪，但是折反射立体视觉系统在大多数情况下可以获得更高的精度和更大的视场，并且不消耗额外的能量。本文采用了一种新型的折反射全向立体视觉光学装置(OSVOD)进行立体视觉的研究，OSVOD是由两个双曲面镜和一个透视相机所组成的系统，能够由单幅图像实现立体视觉。 本文重点对单相机全向立体视觉系统的标定、单幅图像匹配、运动估计和多目匹配这三项最关键的技术进行了研究。在系统标定方面，给出了一种包括OSVOD中相机和镜面位置关系在内的系统参数的标定方法。该方法利用空间坐标已知的标定点在像平面上成的像，结合系统成像模型反算出标定点的空间坐标，再利用标定点的已知空间坐标和反算出的空间坐标建立方程，运用基于Levenberg-Marquardt的反向传播算法标定相机与反射镜面间的安装偏差。该标定方法可推广到所有的折反射成像系统。 在单幅图像匹配方面，针对系统获取的立体图像对之间成像比例存在较大的差异和畸变的问题，将图像展开成柱面投影图像和俯视投影图像，并提出了一种三步算法，首先匹配非歧义的点，从而将匹配划分为小的独立的子问题，并且每条极线只匹配到最远的特征点，从而避免在远端的不可靠匹配。在随后的动态规划算法中，设计了一个特定的能量函数，对不同的纹理强度和置信程度分别加权，得到了可靠的全向致密深度图。 在运动估计与多目匹配方面，以Harris角点做为待匹配的特征，由相关性得到初匹配结果。该结果中不可避免地存在误匹配，采用随机采样一致算法来得到运动估计。完成运动估计后，利用不同位置得到的图像进行了基于边缘检测的多目匹配，快速准确地获取了障碍物信息。

基于眼固定安装方式的机器人定位系统

研发了基于眼固定安装方式的机器人定位系统,提出了一种方便有效的手眼标定方法。通过最小二乘法求解手眼坐标的变换关系,再根据工作台平面与摄像机成像模型的约束关系,求解出目标物体的三维位姿,并最终实现了机械手的精确定位。

应用于自动化生产线的视觉机器人系统

应用于融动化生产线基于眼固定安装方式的机器人定位系统,提出了一种方便有效的手眼标方法。通过最小二乘法求解手眼坐标的变换关系,再根据工作台平面与摄像机成像模型的约束关系,求解出目标物体的三维位姿,并最终实现丁机械手的精确定位。

基于双目视觉的运动物体实时跟踪与测距

利用双目视觉信息系统实现三维空间中运动物体实时跟踪与测距。当运动目标超出视野范围时,可通过控制摄像机云台转动搜索目标。此外,还研究了在摄像头运动情况下,无需重新标定,即可实现运动物体测距的算法。这里,自适应背景建模法与CamShift算法用于实现运动物体的辨识与跟踪。实验结果证明了所提出的算法能够有效地追踪物体,并同时准确地测量它的三维位置。

Elliptic Object Detection Based on Shape Preserving and Active Contour

本文通过形状约束方程(组)与一般主动轮廓模型结合,将目标形状与主动轮廓模型融合到统一能量泛函模型中,提出了一种形状保持主动轮廓模型即曲线在演化过程中保持为某一类特定形状。模型通过参数化水平集函数的零水平集控制演化曲线形状,不仅达到了分割即目标的目的,而且能够给出特定目标的定量描述。根据形状保持主动轮廓模型,建立了一个用于椭圆状目标检测的统一能量泛函模型,导出了相应的Euler-Lagrange常微分方程并用水平集方法实现了椭圆状目标检测。此模型可以应用于眼底乳头分割,虹膜检测及相机标定。实验结果表明,此模型不仅能够准确的检测出给定图像中的椭圆状目标,而且有很强的抗噪、抗变形及遮挡性能。

非结构环境下基于人机合作技术的抓取作业研究

介绍了一种利用人机合作技术在非结构环境引导机械手抓取静态目标的方法.分别介绍了将激光—CCD摄像机系统与操作者的经验相结合获得抓取目标位置的方法,及将虚拟现实技术与操作者的经验相结合获得抓取目标姿态的方法.继而利用基于模型的视觉引导技术,引导手臂完成抓取操作.

基于主动视觉和超声的机器人目标跟踪系统

运动目标跟踪技术是未知环境下移动机器人研究领域的一个重要研究方向。该文提出了一种基于主动视觉和超声信息的移动机器人运动目标跟踪设计方法,利用一台SONY EV-D31彩色摄像机、自主研制的摄像机控制模块、图像采集与处理单元等构建了主动视觉系统。移动机器人采用了基于行为的分布式控制体系结构,利用主动视觉锁定运动目标,通过超声系统感知外部环境信息,能在未知的、动态的、非结构化复杂环境中可靠地跟踪运动目标。实验表明机器人具有较高的鲁棒性,运动目标跟踪系统运行可靠。

一种基于旋转体的摄像机定位方法

基于旋转体的摄像机定位是单目合作目标定位领域中的涉及较少并且较为困难的一个问题,传统的基于点基元、直线基元及曲线基元的定位方法在用于旋转体定位过程中都存在相应的问题.文中设计了一种由4个相切椭圆构成的几何模型,该模型环绕于圆柱体表面,利用二次曲线的投影仍然是二次曲线的特性和椭圆的相应性质能够得到唯一确定模型位置的3个坐标点,从而将旋转体定位问题转化为P3P问题.在对P3P的解模式区域进行分析后,推导了根据模型上可视曲线的弯曲情况来确定P3P问题解模式的判别方法,并给出证明过程.仿真实验表明了这种模型定位方法的有效性.最后利用这个模型引导机械手完成目标定位的实验.