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第1章 基于数字图像的精密测量技术基础 1

1.1 数字图像的数学表示及其特性 2

1.1.1 数字图像的数学表示 2

1.1.2 数字图像的特性 4

1.2 数字图像处理硬件系统简介 5

1.2.1 光学成像设备 6

1.2.2 数字化设备 7

1.2.3 图像存储设备 8

1.3 光测图像系统分辨率 9

1.2.6 彩色系统 9

1.2.5 图像显示与输出设备 9

1.2.4 计算机主机 9

1.3.1 光测图像处理的术语 10

1.3.2 成像系统分辨率 11

1.3.3 影响摄像机分辨率的因素 11

1.3.4 处理算法精度 13

1.4 影响测量精度的几个主要因素 13

1.4.1 成像系统几何畸变误差 13

1.4.2 成像系统的噪声 14

第2章 干涉条纹图处理基础及旋滤波 18

2.1.1 条纹图的形成原理 19

2.1 条纹图的形成原理及性质 19

2.1.2 干涉条纹图数学形式与特性 20

2.1.3 干涉条纹图噪声 22

2.2 条纹图的普通预处理方法 22

2.2.1 普通滤波平滑方法 23

2.2.2 条纹图的增强 24

2.2.3 条纹倍增法 25

2.3 用于条纹图的各种旋滤波算法 27

2.3.1 旋滤波的基本原理 28

2.3.2 常用的几种旋滤波 29

2.3.3 旋滤波的应用实例与比较 33

2.4 条纹方位图与象限角正余弦滤波法 37

2.4.1 条纹方位图 37

2.4.2 象限角正余弦滤波法 37

2.5 曲线窗口旋滤波 38

2.5.1 条纹连续方向场的获取 38

2.5.2 确定条纹等值线曲线窗口 40

2.5.3 曲线窗口旋滤波 41

2.6 SUSAN算法 43

2.6.1 SUSAN算法原理 43

2.6.2 SUSAN边缘检测算法及其改进 44

2.6.3 SUSAN滤波算法 47

第3章 干涉条纹图的处理分析与相位场提取 50

3.1 条纹中心线法 50

3.1.1 常用骨架线法 50

3.1.2 提取条纹中心线的二维导数符号二值图法 51

3.2 傅里叶变换法 54

3.3 相移法 56

3.3.1 相移法的原理和算法 56

3.3.2 主值相位场的解包裹法 60

3.4.1 条纹图处理概述 64

3.4 免除噪声的正则化条纹图法 64

3.4.2 二维包络面变换 65

3.4.3 分析与消除干涉条纹中心线的系统相位误差 69

第4章 各种干涉条纹图处理的特殊算法 77

4.1 云纹图处理方法 77

4.1.1 纯二次条纹图法 77

4.1.2 应变场图像法 80

4.2 光弹图像处理方法 81

4.2.1 等倾线条纹与等差线条纹分离法 82

4.2.2 等倾线条纹锐化与增密法 82

4.3 电子散斑条纹图的处理方法 83

4.3.1 散斑条纹图的相移法处理 84

4.3.2 抑制散斑噪声的曲面旋滤波 85

4.4 免除噪声的正则化条纹图法的应用 87

4.4.1 双幅图相移法 87

4.4.2 单幅图相移法 88

第5章 数字近景摄影测量学 91

5.1 近景摄影测量概述及原理 91

5.1.1 近景摄影测量概述 91

5.1.2 摄影成像模型 91

5.1.3 常用坐标系及其关系 94

5.1.4 近景摄影测量原理 97

5.2 空间点目标三维测量 98

5.2.1 共线方程交会法 99

5.2.2 投影矩阵交会法 99

5.3 空间直线、曲线三维测量 101

5.3.1 空间直线三维测量 102

5.3.2 空间解析曲线三维测量 103

5.4 单像机摄影测量 107

5.4.1 二维平面摄影测量 107

5.4.2 单像机三维姿态测量 108

5.5.1 云纹法 111

5.5 结构光三维测量法 111

5.5.2 单光束三维表面测量法 113

5.5.3 条纹结构光测量法 114

5.5.4 结论 115

第6章 光测摄像系统标定 116

6.1 摄像系统标定概述 116

6.2 常用摄像系统标定法 118

6.2.1 Tsai s万能摄像机标定法 118

6.2.2 Weng s标定法 119

6.2.3 摄像系统标定的三步法 120

6.3 大视场条件下摄像系统的标定 121

6.4 胶片图像数字化摄像系统标定及误差修正 122

6.4.1 摄像系统畸变模型 122

6.4.2 摄像系统标定步骤 123

6.4.3 仿真实验 125

6.4.4 摄像系统标定实验及误差分析 125

6.5 扫描仪的标定与误差修正 128

6.5.1 标定参考物选取 129

6.5.2 线阵CCD成像系统标定 129

6.5.3 步进电机的误差标定 130

7.1.1 亚像素基本原理 132

第7章 图像目标亚像素定位技术 132

7.1 亚像素定位原理及选用条件 132

7.1.2 亚像素算法的选用条件 134

7.2 矩方法 134

7.2.1 矩定义 134

7.2.2 形心和灰度重心法 135

7.2.3 灰度矩边缘定位法 136

7.2.4 空间矩边缘定位法 138

7.3 拟合法 140

7.3.1 多项式拟合 140

7.3.2 高斯分布拟合 142

7.3.3 椭圆曲线拟合 143

7.3.4 拟合亚像素边缘定位法 144

7.3.5 局域模型法 146

7.4 数字相关亚像素定位法 147

7.4.1 模板的选取 148

7.4.2 相关法的几种数学形式 148

7.4.3 相关法的亚像素定位技术 151

7.4.4 提高相关定位精度的措施 153

7.4.5 提高相关运算的速度 155

7.5.1 仿真图生成原理 158

7.5 仿真图像制作 158

7.5.2 仿真图制作实例 160

7.5.3 噪声仿真生成 163

第8章 图像序列的运动目标跟踪与定位 167

8.1 图像序列的数字减影法 167

8.1.1 数字减影法 167

8.1.2 经纬仪图像的数字减影法 169

8.2 相关跟踪法 171

8.2.1 相关跟踪法 171

8.2.2 基于SUSAN滤波的相关跟踪 172

8.3 模式识别匹配跟踪法 173

8.3.1 圆标志的识别定位法 174

8.3.2 十字丝标志的识别与定位 175

8.4 基于光流场的运动检测 175

8.4.1 光流场与运动场 176

8.4.2 光流场的基本方程 176

8.4.3 光流场的计算方法 178

8.5 数据关联与目标运动轨迹预测 183

第9章 精密光测数字图像分析技术的应用 185

9.1 数字式胶片与视频图像自动分析系统 185

9.1.1 系统硬件简介 185

9.1.2 软件系统功能 186

9.1.3 应用前景 193

9.2 视频图像实时分析系统 193

9.2.1 系统件硬件简介 194

9.2.2 系统软件功能及实现技术 194

9.2.3 圆柱体目标倾倒实时测量仿真 196

9.3 干板图像自动分析系统 197

9.3.1 系统硬件组成 198

9.3.2 软件系统功能 198

9.4 眼球运动图像分析系统 199

9.4.1 生理基础和研究内容 199

9.4.2 系统主要技术路线 200

9.4.3 系统组成和功能 201

9.5 体育运动图像分析系统 202

9.5.1 系统硬件组成 202

9.5.2 软件系统功能 202

9.6 飞行器三维运动测量系统 203

9.6.1 系统简介 203

9.6.2 主要技术方法 203

9.6.3 机载目标运动测量方案 206

9.6.4 实验结果 207

9.7 GTF-182型光测力学图像分析系统 208

参考文献 210