基于压缩感知的镜头成像几何畸变校正研究

【摘要】随着计算机视觉技术在现代工业中的广泛使用,基于计算机视觉的光学图像检测技术以其高效率、高精度和智能化等优点已经逐步取代传统的检测技术。但是由于光学成像系统生成的图像也存在有不可避免的缺陷：光学畸变,即：由于光学成像系统的安装、镜头的加工等因素造成物体经过光学系统成像后都存在畸变、偏转或倾斜等不同的现象。随着人们对检测精度要求的不断提高,由成像系统的镜头成像几何畸变造成采集图像的失真问题已经不容忽视。对于高精度的光学图像测量系统,镜头成像几何畸变造成的测量误差是衡量系统的一个重要的指标。由于镜头成像几何畸变是非线性畸变,所以很难找到一个通用的畸变校正模型来满足多尺寸的高精度的检测要求。压缩感知理论一经提出就得到了各领域学者的广泛兴趣,并且已经在很多领域得到了应用。压缩感知的基本思想是：如果一个信号的稀疏的或者这个信号在某个变换域上是稀疏的,就可以通过该信号的少量采样值高精度恢复原始信号。受压缩感知理论的启示,考虑到可以把本论文研究的镜头几何畸变离散采样点误差值看成其连续几何畸变的稀疏信号,本课题拟针对由于镜头成像几何畸变造成测量误差大,以及汽车发动机气门自动图像检测线中几何尺寸图像检测系统的多尺寸高精度的实时在线测量要求,提出基于压缩感知的镜头成像畸变校正的研究,试图利用一个有限阶梯的阶梯轴作为标准件,根据摄像机镜头成像几何畸变模型,以有限阶梯轴标准件为标准得到的镜头几何畸变离散采样点误差值,找到一个能够在一定的尺寸范围内高精度检测多尺寸的畸变校正模型,以实现轴类零件的高精度实时在线测量。本文的具体研究内容如下：1.研究造成图像畸变的原因,以及常用的几种畸变校正方法。2.研究压缩感知理论,和稀疏信号的高精度重构算法。3.结合压缩感知理论和摄像机镜头成像的几何畸变模型,构建畸变校正模型。4.研究选取合适的稀疏字典(正交基或变换基),以获得畸变误差信号的最稀疏表示。5.设计合适的观测矩阵。6.根据选取的稀疏字典和观测矩阵,构建原始的误差信号和畸变系数之间的关系,然后优化求解畸变系数。然后利用畸变系数实现摄像机镜头成像的几何畸变的校正。
【作者】刘涛；
【导师】蒋永平；
【作者基本信息】广东工业大学，信息与通信工程，2014，硕士
【关键词】压缩感知；镜头畸变校正；图像测量；计算机视觉；高精度检测；

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