三维复眼相机模型的优化设计与定位分析
发布时间：2021-11-03 01:35
为了快速而准确的构建三维复杂场景,实现精准的目标定位,本文提出一种新型的三维复眼相机模型的设计方案.基于球面上子眼排布的均匀性以及成像高效性的需求,设计了一种以球面结构为支撑体的复眼相机模型,并建立适用于复眼结构的多目视觉定位模型,通过实验数据分析复眼相机模型的可行性与优化性.主要内容有以下几个方面:（1）介绍子眼光学成像原理和双目立体视觉定位模型,根据目标点的像素坐标与世界坐标的转换关系,建立多通道的数学定位模型.通过相机标定确定内外参数矩阵,并利用基于再生权的最小二乘相关算法进行模型求解和误差估计.（2）根据子眼均匀排布与视场高效利用的设计准则,构建三维复眼相机的仿C60球面模型,并对该模型进行优化改进.基于C60分子结构的几何特征与子眼的光学成像原理,将约束条件转化为数学模型,利用多目标函数的粒子群算法进行参数求解,从而得到优化的相机模型.（3）通过多目标粒子群算法得到了参数的最优解,从而确定了三维复眼相机的仿C60球面模型及其改进模型中子眼镜头的位置排布.优化结果表明改进后得到的92个镜头复眼相机模型的整体均匀性...
【文章来源】：武汉理工大学湖北省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：62 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
TOMBO系统结构示意图
武汉理工大学硕士学位论文1.2 国内外研究现状近年来, 随着仿生学的发展, 仿生复眼结构的研究及其应用受到国内外学者的广泛关注. 下面将对复眼系统结构的研究现状作简要介绍.1.2.1 平面结构研究2000年, Tanida所在日本研究小组及德国夫琅禾费研究所的Duparre课题组提出并完成了复眼的平面结构设计, 称为 TOMBO 复眼成像系统[3-5], 如图 1-1 所示. 该系统由微透镜阵列、信号分离器和光电探测器阵列组成, 每个单元成像系统被称为单元光学, 由单元光学器件捕获的图像被称为单位图像.
图 1-3 平面型复眼结构[9]图 1-4 平面结构设计及样机实物图[12]中国科学院光电技术研究所的刘艳等人提出了一种平面结构的复眼成像系现结构的轻捷化和高效化, 基于镜头视差校正原理与光学成像模型, 选取 9 个的照相机, 按3 3组合排列构成复眼系统(见图 1-4). 在调整照相机参数时, 根眼相机拍摄同一目标点的图像位置差异(即立体视差), 确定相机的焦距、相邻光轴间距和透镜口径等参数, 实验测试中的定位精度达到42.53 10 rad .2 曲面结构研究2006 年, 美国加州大学伯克利分校 Jeong 等人提出了一种基于生物启发的人造[13](见图 1-5). 该系统由折射聚合微透镜、导光聚合锥体和自对准波导设备组度接收光线. 由于子眼全方位排列在半球形外框架上, 因此能够提供类似于天宽阔视野. 然而, 受当时设备性能的制约, 无法同时对所有透镜采集的图像进因此该系统尚在试验阶段.
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于大视场人工复眼定位技术[J]. 郭书基,史立芳,曹阿秀,吴向东,邓启凌. 光子学报. 2016(05)
[2]微镜头阵列球面排布方法研究[J]. 庞武斌,黄玮,王新华,贾树强. 光学学报. 2015(05)
[3]复眼三维目标定位精度分析[J]. 郭方,练国富,张宁. 红外与激光工程. 2014(12)
[4]对张正友相机标定法的改进研究[J]. 刘艳,李腾飞. 光学技术. 2014(06)
[5]人工复眼成像三维定位系统设计[J]. 刘艳,苟健,尹韶云,董小春,史立芳,邓启凌,杜春雷,石瑞英. 光电工程. 2014(05)
[6]大视场复眼结构图像处理算法研究[J]. 曹阿秀,史立芳,石瑞英,邓启凌,杜春雷. 光子学报. 2014(05)
[7]制备人工复眼结构的方法[J]. 史立芳,叶玉堂,邓启凌,董小春,杜春雷. 红外与激光工程. 2013(09)
[8]大视场人工复眼结构设计方法与实验[J]. 史立芳,曹阿秀,刘艳,叶玉堂,邓启凌,郑美玲,杜春雷. 光电工程. 2013(07)
[9]仿生复眼成像系统设计与制作的研究进展[J]. 巩宪伟,鱼卫星,张红鑫,卢振武,孙强,沈宏海. 中国光学. 2013(01)
[10]多通道大视场目标定位仪的研制[J]. 郭方,王克逸,吴青林. 光学精密工程. 2013(01)
博士论文
[1]基于球模型的三维冠状动脉中心线抽取方法研究[D]. 蒋世忠.华南理工大学 2014
[2]用于目标三维探测的复眼系统设计研究[D]. 马孟超.中国科学技术大学 2014
[3]大视场人工复眼成像结构研究与实验[D]. 史立芳.电子科技大学 2014
[4]多目标粒子群优化算法的研究[D]. 徐鹤鸣.上海交通大学 2013
[5]新型复眼定位装置设计及关键技术研究[D]. 郭方.中国科学技术大学 2012
硕士论文
[1]多目标粒子群优化算法及其应用研究[D]. 徐迅.江南大学 2014
[2]基于再生权最小二乘法的坐标系统转换参数优化[D]. 袁媛.太原理工大学 2013
[3]曲面仿生复眼成像系统的研究[D]. 巩宪伟.中国科学院研究生院（长春光学精密机械与物理研究所） 2012
[4]多孔径成像目标测距及高分辨率图像重构方法研究[D]. 王丽娟.西安电子科技大学 2012
[5]球面复眼多通道信息融合[D]. 张浩.中国科学技术大学 2010
本文编号：3472782
【文章来源】：武汉理工大学湖北省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：62 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
TOMBO系统结构示意图
武汉理工大学硕士学位论文1.2 国内外研究现状近年来, 随着仿生学的发展, 仿生复眼结构的研究及其应用受到国内外学者的广泛关注. 下面将对复眼系统结构的研究现状作简要介绍.1.2.1 平面结构研究2000年, Tanida所在日本研究小组及德国夫琅禾费研究所的Duparre课题组提出并完成了复眼的平面结构设计, 称为 TOMBO 复眼成像系统[3-5], 如图 1-1 所示. 该系统由微透镜阵列、信号分离器和光电探测器阵列组成, 每个单元成像系统被称为单元光学, 由单元光学器件捕获的图像被称为单位图像.
图 1-3 平面型复眼结构[9]图 1-4 平面结构设计及样机实物图[12]中国科学院光电技术研究所的刘艳等人提出了一种平面结构的复眼成像系现结构的轻捷化和高效化, 基于镜头视差校正原理与光学成像模型, 选取 9 个的照相机, 按3 3组合排列构成复眼系统(见图 1-4). 在调整照相机参数时, 根眼相机拍摄同一目标点的图像位置差异(即立体视差), 确定相机的焦距、相邻光轴间距和透镜口径等参数, 实验测试中的定位精度达到42.53 10 rad .2 曲面结构研究2006 年, 美国加州大学伯克利分校 Jeong 等人提出了一种基于生物启发的人造[13](见图 1-5). 该系统由折射聚合微透镜、导光聚合锥体和自对准波导设备组度接收光线. 由于子眼全方位排列在半球形外框架上, 因此能够提供类似于天宽阔视野. 然而, 受当时设备性能的制约, 无法同时对所有透镜采集的图像进因此该系统尚在试验阶段.
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于大视场人工复眼定位技术[J]. 郭书基,史立芳,曹阿秀,吴向东,邓启凌. 光子学报. 2016(05)
[2]微镜头阵列球面排布方法研究[J]. 庞武斌,黄玮,王新华,贾树强. 光学学报. 2015(05)
[3]复眼三维目标定位精度分析[J]. 郭方,练国富,张宁. 红外与激光工程. 2014(12)
[4]对张正友相机标定法的改进研究[J]. 刘艳,李腾飞. 光学技术. 2014(06)
[5]人工复眼成像三维定位系统设计[J]. 刘艳,苟健,尹韶云,董小春,史立芳,邓启凌,杜春雷,石瑞英. 光电工程. 2014(05)
[6]大视场复眼结构图像处理算法研究[J]. 曹阿秀,史立芳,石瑞英,邓启凌,杜春雷. 光子学报. 2014(05)
[7]制备人工复眼结构的方法[J]. 史立芳,叶玉堂,邓启凌,董小春,杜春雷. 红外与激光工程. 2013(09)
[8]大视场人工复眼结构设计方法与实验[J]. 史立芳,曹阿秀,刘艳,叶玉堂,邓启凌,郑美玲,杜春雷. 光电工程. 2013(07)
[9]仿生复眼成像系统设计与制作的研究进展[J]. 巩宪伟,鱼卫星,张红鑫,卢振武,孙强,沈宏海. 中国光学. 2013(01)
[10]多通道大视场目标定位仪的研制[J]. 郭方,王克逸,吴青林. 光学精密工程. 2013(01)
博士论文
[1]基于球模型的三维冠状动脉中心线抽取方法研究[D]. 蒋世忠.华南理工大学 2014
[2]用于目标三维探测的复眼系统设计研究[D]. 马孟超.中国科学技术大学 2014
[3]大视场人工复眼成像结构研究与实验[D]. 史立芳.电子科技大学 2014
[4]多目标粒子群优化算法的研究[D]. 徐鹤鸣.上海交通大学 2013
[5]新型复眼定位装置设计及关键技术研究[D]. 郭方.中国科学技术大学 2012
硕士论文
[1]多目标粒子群优化算法及其应用研究[D]. 徐迅.江南大学 2014
[2]基于再生权最小二乘法的坐标系统转换参数优化[D]. 袁媛.太原理工大学 2013
[3]曲面仿生复眼成像系统的研究[D]. 巩宪伟.中国科学院研究生院（长春光学精密机械与物理研究所） 2012
[4]多孔径成像目标测距及高分辨率图像重构方法研究[D]. 王丽娟.西安电子科技大学 2012
[5]球面复眼多通道信息融合[D]. 张浩.中国科学技术大学 2010
本文编号：3472782
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