Hệ thống và phương pháp hình ảnh quang học khoảng cách làm việc ngắn cho việc phát hiện bề mặt của các cấu trúc dưới nước

Science China Technological Sciences - Tập 61 - Trang 774-781 - 2018
Cong Liu1,2, ChengFei Wang3, YingJun Xu3, Xu Li3, ChunHao Luo3, MeiLing Dai1, XinXing Shao1, XiaoYuan He1
1School of Civil Engineering, Southeast University, Nanjing, China
2School of Science, Nanjing University of Science and Technology, Nanjing, China
3School of Instrument Science and Engineering, Southeast University, Nanjing, China

Tóm tắt

Trong việc hình ảnh bề mặt của các cấu trúc dưới nước, khoảng cách làm việc dài sẽ làm giảm chất lượng hình ảnh do độ đục của nước. Để thu được hình ảnh độ nét cao và góc nhìn lớn (FOV) cho việc phát hiện bề mặt, một hệ thống hình ảnh dưới nước với khoảng cách làm việc ngắn được đề xuất dựa trên dãy camera. Một phương pháp hiệu chỉnh và điều chỉnh đa góc nhìn được phát triển. Một phương pháp bảng tra cứu (LUT) và một phương pháp spline đa độ phân giải (MRS) được áp dụng để ghép nối hình ảnh từ dãy camera theo thời gian thực và một cách liền mạch. Các thí nghiệm được tiến hành cả trên không và dưới nước. Điểm mạnh và điểm yếu của các phương pháp LUT và MRS được thảo luận. Dựa trên kết quả, tính hiệu quả trong việc phát hiện bề mặt của các cấu trúc dưới nước được xác minh.

Từ khóa

#hình ảnh dưới nước #giá trị pixel #phương pháp ghép nối hình ảnh #hình ảnh độ nét cao #hiệu chỉnh đa góc nhìn

Tài liệu tham khảo

Koch C, Georgieva K, Kasireddy V, et al. A review on computer vision based defect detection and condition assessment of concrete andasphalt civil infrastructure. Adv Eng Inform, 2015, 29: 196–210 Hurtós N, Palomeras N, Carrera A, et al. Autonomous detection, following and mapping of an underwater chain using sonar. Ocean Eng, 2017, 130: 336–350 Vélez W, Matta F, Ziehl P. Acoustic emission monitoring of early corrosion in prestressed concrete piles. Struct Control Health Monit, 2015, 22: 873–887 Xie X. A review of recent advances in surface defect detection using texture analysis techniques. Electron Lett Comput Vis Image Anal, 2008, 7: 1–22 Hartley R, Zisserman A. Multiple View Geometry in Computer Vision. Cambridge: Cambridge University Press, 2003 Szeliski R. Image Alignment and Stitching: A Tutorial. Hanover, MA: Now Publishers Inc., 2006 Shum H Y, Szeliski R. Systems and experiment paper: Construction of panoramic image mosaics with global and local alignment. Int J Comput Vis, 2000, 36: 101–130 Wilburn B, Joshi N, Vaish V, et al. High performance imaging using large camera arrays. ACM Trans Graph, 2005, 24: 765–776 Liu W, Yao X, Ma Y, et al. Design and application of a digital array high-speed camera system. Opt Lasers Eng, 2016, 78: 148–154 Wang Y, Li W, Hao C. A novel optical system design of light field camera. In: International Conference on Optoelectronics and Microelectronics Technology and Application Proceedings of the SPIE. Shanghai, China, 2016 Shao X X, Chen Z N, Dai X J, et al. High-accuracy two-dimensional full field strain measurement method using camera array (in Chinese). Sci Sin Tech, 2015, 45: 483–490 Kanaev A, Kutteruf M, Yetzbacher M, et al. Increasing resolution of multi-spectral mosaic-array cameras. In: Imaging Systems and Applications. OSA Technical Digest. Arlington, 2015 Carles G, Downing J, Harvey A R. Super-resolution imaging using a camera array. Opt Lett, 2014, 39: 1889 Hartley R, Sing Bing Kang R. Parameter-free radial distortion correction with center of distortion estimation. IEEE Trans Pattern Anal Mach Intell, 2007, 29: 1309–1321 Bradski G, Kaehler A. Learning OpenCV: Computer Vision in C++ with the OpenCV Library. Sebastopol, California: O’Reilly Media, Inc., 2013 Zhang Z. A flexible new technique for camera calibration. IEEE Trans Pattern Anal Machine Intell, 2000, 22: 1330–1334 Triggs B, Mclauchlan P F, Hartley R I, et al. Bundle Adjustment: A Modern Synthesis. Vision Algorithms: Theory and Practice. Berlin Heidelberg: Springer, 1999. 298–372 Hattori S, Akimoto K, Imoto H. Automated procedures with coded targets in industrial vision metrology. Photogramm Eng Remote Sens, 2002, 68: 441–446 Lepetit V, Moreno-Noguer F, Fua P. EPnP: An accurate O(n) solution to the PnP problem. Int J Comput Vis, 2009, 81: 155–166 Fusiello A, Trucco E, Verri A. A compact algorithm for rectification of stereo pairs. Mach Vis Appl, 2000, 12: 16–22 Yang J, Ding Z, Guo F, et al. Multiview image rectification algorithm for parallel camera arrays. J Electron Imag, 2014, 23: 033001 Kang Y, Ho Y. An efficient image rectification method for parallel multi-camera arrangement. IEEE Trans Consumer Electron, 2011, 57: 1041–1048 Lavest J M, Rives G, Lapresté J T. Underwater Camera Calibration. Computer Vision—ECCV 2000. Berlin Heidelberg: Springer, 2000. 654–668 Burt P J, Adelson E H. A multiresolution spline with application to image mosaics. ACM Trans Graph, 1983, 2: 217–236 Späth H. Two Dimensional Spline Interpolation Algorithms. Wellesley, MA: A K Peters, Ltd., 1995 Perazzi F, Sorkine-Hornung A, Zimmer H, et al. Panoramic video from unstructured camera arrays. Comput Graphics Forum, 2015, 34: 57–68