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全景环形透镜成像系统的研究与应用
作 者: 张淑敏
导 师: 王保保
学 校: 西安电子科技大学
专 业: 计算机应用技术
关键词: 全景环形透镜 管道内壁形貌检测 图像复原 图像拼接
分类号: TP391.41
类 型: 硕士论文
年 份: 2009年
下 载: 57次
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内容摘要
全景环形透镜PAL (Panoramic Annular Lens)是一种有别于传统成像方式的镜头,由它组成的光学观测系统在没有活动部件的条件下,能够同时观测到绕光轴360°的柱面景物,因此它特别适合观察和测量圆柱形内表面的景物,如石油管道。本论文主要研究了全景环形透镜在管道内壁形貌检测系统中的应用。本论文分四个部分详细介绍了课题的研究内容,首先叙述了全景环形透镜的成像特点,比较了其与传统成像原理的不同,介绍了系统的硬件组成,搭建了全景环形成像系统,并成功地实现了图片和视频数据的采集。然后对采集到的图片进行预处理,根据颜色空间的关系,实现了彩色图片的灰度化,介绍了图像增强的原理,对采集到的图片进行增强。经过上述处理,系统已获取了质量较高的灰度图,但由于全景环形镜头独特的投影特点,周围360°的柱面空间投影到成像面上时呈环形像,有畸变和失真,不利于人眼观察和测量,为此在总结前人经验的基础上,根据全景环形透镜成像的原理,将环形像无失真的展开为常规平面像,在解决环形像有外到内压缩引起的分辨率降低的问题时,本文采用了一种基于边缘检测的插值方法,对边缘部分采用三次卷积插值法,非边缘区域采用双线性插值,较好的恢复了图像的细节,同时并没有增大图像复原的计算量。在软件设计中,利用查表法对展开过程进行优化,降低计算量,提高图像处理的速度。最后,为了在垂直视野上更全面真实地展现一个管道的内壁形貌,根据灰度的相似关系获取图像的重叠区域,然后对图像的重叠区域进行了灰度融合,实现了批量图像的拼接,已达到良好的视觉效果。
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全文目录
摘要 3-4 Abstract 4-7 第一章 绪论 7-11 1.1 研究目的及意义 7-8 1.2 国内外研究现状 8-9 1.3 本文主要工作 9-10 1.4 本章小结 10-11 第二章 全景环形成像光学系统 11-17 2.1 传统成像原理 11-13 2.1.1 中心投影法 11-12 2.1.2 平行投影法 12-13 2.2 全景环形透镜光学系统 13-16 2.2.1 平面柱面投影法 13-14 2.2.2 全景光学系统成像系统方案 14-15 2.2.3 镜头总体参数 15-16 2.3 本章小结 16-17 第三章 图像采集和图像的预处理 17-29 3.1 图像的采集 17-20 3.2 图像的预处理 20-27 3.2.1 图像的灰度化 20-23 3.2.1.1 32位转为24位 20-21 3.2.1.2 24位转化位256色灰度图 21-23 3.2.2 图像增强 23-27 3.2.2.1 邻域处理和卷积运算 24-26 3.2.2.2 空域平滑处理 26-27 3.3 本章小结 27-29 第四章 全景环形图像的复原 29-43 4.1 全景环形透镜的成像原理 29-30 4.2 全景环形像的展开算法 30-38 4.2.1 几何形变 30-34 4.2.2 插值处理 34-37 4.2.3 三种插值算法展开效果的比较 37-38 4.3 展开过程的优化 38-41 4.3.1 改进的径向化处理 38-40 4.3.2 查表在展开中的应用 40-41 4.4 本章小结 41-43 第五章 管道内壁图像拼接 43-57 5.1 视频分解为图片 43-48 5.1.1 AVI数据流结构 43-46 5.1.2 AVI分解为图片 46-47 5.1.3 软件实现 47-48 5.2 图像的拼接 48-55 5.2.1 批量图像的展开 48-49 5.2.2 重叠区域的确定 49-51 5.2.3 拼接的软件实现 51-53 5.2.4 图像融合 53-55 5.3 本章小结 55-57 第六章 总结和展望 57-59 6.1 总结 57-58 6.2 展望 58-59 致谢 59-61 参考文献 61-65 研究成果 65
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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 计算技术、计算机技术 > 计算机的应用 > 信息处理(信息加工) > 模式识别与装置 > 图像识别及其装置
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