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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。

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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