多源图像配准系统及硬件实现

论文摘要

多源图像配准技术是多源图像融合技术的基础与核心。多源图像配准硬件系统可以为理论研究提供良好的工程基础。本文主要针对多源图像配准系统的设计与开发进行撰写,同时对源图像匹配技术进行了初步的研究。首先,介绍了多源图像配准系统的软硬件设计与测试,包括:(1)设计了一个基于磁阻效应的角度传感器,包括机械电路与程序设计。提出了一种高精度且简易传感器参数校准方法。设计了一套基于步进电机的角度基准用于传感器测试与校准实验方法,并实现了传感器的测量范围扩展;(2)设计了基于实时嵌入式操作系统的多路串口扩展程序,实现了计算机与视觉云台之间的一对多的实时交互功能;(3)设计了基于图像采集卡的两路图像显示软件平台,以此为基础,设计了一种基于张正友标定算法的半自动摄像机标定软件模块。其次,本文进行了摄像机标定算法的研究,研究了张正友标定方法的几何意义,改进了其几何畸变模型的不足,通过实验进行了验证。最后,本文对多源图像配准算法进行了初步研究。基于轮廓特征点及其局部边缘结构,提出了一种红外与可见光图像匹配算法。实验对比显示出比灰度特征的匹配算法更好的匹配效果。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景和意义
• 1.2 研究现状分析
• 1.2.1 多源图像配准理论研究
• 1.2.2 多源图像配准系统的工程研究
• 1.3 论文工作与内容安排
• 第二章 图像配准系统设计
• 2.1 引言
• 2.2 系统框架与功能概述
• 2.3 配准系统的软硬件设计
• 2.3.1 角度传感器设计
• 2.3.2 角度传感器机械结构设计
• 2.3.3 多路接口程序设计
• 2.3.4 图像采集卡显示平台程序设计
• 2.4 实验与测试
• 2.4.1 角度传感器的参数计算实验
• 2.4.2 传感器的角度测量应用
• 2.5 本章小结
• 第三章 配准系统的摄像机标定
• 3.1 引言
• 3.2 摄像机模型
• 3.2.1 有限射影摄像机模型与摄像机内外参数
• 3.2.2 仿射摄像机模型
• 3.3 摄像机标定方法
• 3.3.1 摄像机标定原理
• 3.3.2 提高摄像机标定精度的方法
• 3.3.3 张正友标定方法的实现
• 3.3.4 张正友标定方法的讨论
• 3.3.5 其它摄像机标定方法及应用
• 3.4 摄像机标定软件
• 3.4.1 程序实现
• 3.4.2 标定实验
• 3.5 本章小结
• 第四章 异源配准方法的研究与实现
• 4.1 引言
• 4.2 局部结构特征
• 4.2.1 基于有向边缘链的角点提取
• 4.2.2 Harris 角点特征提取与边缘连接约束
• 4.2.3 LOHF 特征描述符
• 4.3 基于两组LOHF 对应点的仿射变换估计
• 4.3.1 仿射变换方程
• 4.3.2 计算复杂度讨论
• 4.3.3 基于LOHF 的图像匹配算法
• 4.4 实验与分析
• 4.4.1 配准实验与分析
• 4.4.2 配准软件实现
• 4.5 本章小结
• 第五章 结束语
• 5.1 主要工作与创新点
• 5.2 后续研究工作
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间已发表或录用的论文