影像获取（共3篇）
影像获取 篇1
摘要：研发新品是纺织工业发展的重要标志, 然而对于我国中小纺企来说, 在研发纺织新品与成本控制之间寻求平衡始终是个令人不容忽视的课题。旨在探索研发纺织新品过程中如何降低织物显微影像记录成本的可能性, 从而为我国中小纺企顺利穿越阶段性瓶颈, 依靠自身的产品优势完成华丽转身而起到抛砖引玉的作用。
关键词：显微镜,摄影,纺织,卡片机
1 显微影像获取是纺织产品研发的重要环节
研发新品是纺织工业发展的重要标志, 也是开拓市场的重要实物支撑。纺织产品市场的决定性因素虽然是由人们的需求最终决定的, 而顺应这一需求并引导这种需求最终又是依靠织物新品的不断研发和更新来达成的。
获取静态的显微影像是纺织新品开发中不可或缺的一环。应用显微摄影技术, 把纺织品的检材和对照物拍摄成放大一定倍数的照片, 然后对照比较, 这样可以更为明确和准确地进行对织物纱线的筛选和重组, 对新品研发起到最直接和最直观的决定作用。随着人们对纺织材料微细结构观察的深入, 从对织物的检验分析、纤维形态, 到微小的纤维表面甚至到更微小的纤维内在结构等研究都使得显微摄影技术在纺织上的应用范围不断扩大。
2 织物简易显微影像获取的应用对象
显微影像获取技术发展到今天, 已经完全数字化和自动化, 然而设备价格相对昂贵、租用费用较高等问题困扰了研发成本的控制。
织物简易显微影像获取方式方法的探索旨在服务于中小纺织企业。在内地和沿海等地的中小纺企往往处于企业的发展和上升阶段, 尤其是东南沿海一带的中小纺企颇具活力, 且纺企十分集中, 产品升级空间相对较大, 具有天然的研发热情, 也是我国纺织工业新品研发的主力军。然而由于这类企业无论规模还是对外融资都无法和大型企业相提并论, 因而在研发新品中成本控制十分严格。针对中小纺企新品研发热情高涨, 成本控制又十分严格这一现实, 本文提出在纺品研发环节中的织物简易显微影像获取的思考与可行性的实践。
3 织物简易显微影像获取的思考与实践
萌生这一思考的最初原因是面对上述中小企业的新品研发成本控制与研发热情的矛盾及其所带来的对新品研发的困扰。
3.1 可行性的预判
摄影技术发展到今天已经进入到高度自动化和数字化的时代, 影像获取的便捷性是传统摄影技术不可比拟的, 其中最明显的区别有如下几方面的内容。
1) 数字影像获取前可直观效果 (屏幕取景) 。获取影像后可立即进行观看或立即进行后期处理并打印成需要的尺寸, 且损坏率极低, 易修复性极高。传统影像的获取比较之下就显得大费周章, 周期要漫长得多;且底片冲洗印制过程中的损坏率很高, 放大倍率也很受限制;对摄影设备的要求也很苛刻。
2) 数字化影像获取对光线要求也比传统影像获取要低, 目前的普通卡片机或手机随手在暗弱光线下拍摄的影像其清晰度可与传统影像同等条件下拍摄的影像相媲美, 成本十分低廉 (传统的普通胶片机对暗弱光线下的影像记录能力十分有限) 。
3) 自动化程度高带来了影像获取的极大便捷, 且体积小, 镜头可内藏。极大地方便了使用者, 且为扩大使用范围提供了便捷的可能性。
3.2 实践过程与结果
首先我们选择了普通卡片机和成像品质相对优异的手机作为简易显微影像获取的基本器材。卡片机主要指的是数字化小型普通家用照相机, 最好是内藏式镜头, 这样有个最大的好处是便于聚焦。手机则要求最好是相对高端的新品, 因为这类手机的内藏式镜头的成像品质已经达到相当的高度。
接下来我们选择了一台相对便宜且款式老旧的显微镜, 作为纺织检材的显微依托。
首先将织物检材放置妥当, 通过目镜完成检材的清晰聚焦;接下来将显微镜亮度跳到适当亮度, 但不要过亮。要注意与检材的反差不要过大, 这有助于更清晰地捕捉到织物检材的细节。
最后将卡片机或手机放置在目镜前适当的距离进行聚焦并拍摄, 相机镜头距离目镜的距离要根据具体显微镜的款式来定;调节时需要沉着和耐心。用卡片机及手机获取的织物检材影像如图1、图2。
4 织物简易显微影像获取中应注意的问题
1) 显微镜是一个结构相对复杂的精密光学仪器, 显微照片的清晰度受着诸多环节的影响, 其中任何一个环节处理不当都会程度不同地影响拍摄清晰度。所以首先要保证显微镜的清洁通透, 并注意保持镜头的干燥。尤其在潮湿的环境下更要注意镜头的干燥问题, 避免因霉斑影响对织物检材的观察和拍摄。
2) 焦距不准。一般的纺织显微检材测试的对焦过程是通过人眼观测, 并由人脑判断图像清晰度和手动搜索清晰图像实现的。人脑的判断决定显微图像的清晰程度, 为了得到最清晰的显微图像, 检测人员需要通过一个反复的手工搜索过程, 才能使得被测对象正好处于正焦位置。在老款的显微镜面前聚焦切记不可急躁。
3) 视场亮度。显微摄影中, 视场亮度要适中, 亮度过大, 标本细微结构层次损失;亮度过低, 则反差减弱, 分辨率下降。因此, 在显微摄影中, 调节光源亮度到适中, 能提高照片的反差、清晰度和细部层次表现等。
4) 滤光镜的使用。在显微摄影中, 合理使用滤光镜能提高图像的反差和分辨率, 在彩色照相中能调节光源色温。有时显微镜标本反差较大, 照片对细微结构不能清晰显示, 这时可用与标本颜色相近似的滤色镜降低标本反差, 使标本细微结构显示出来。
5) 防止相机抖动的问题。由于简易织物显微影像的获取过程中, 卡片机或手机与显微镜不是一个整体, 为了更便于聚焦和微调且避免抖动, 以便相对快捷准确清晰地获得织物显微影像, 最好是在拍摄前用硬纸板或塑料板等廉价材料制作一个简易的卡片机或手机的托架, 具体根据不同款的卡片机或手机来决定托架的尺寸和样式, 这样就可以很方便地进行正式拍摄了。
5 结语
总之, 在数字技术的背景下, 面对激烈的纺织产品市场的竞争, 中小纺企的生存与发展, 转型与升级都离不开新品研发与良好的成本控制。充分调动人的主观能动性, 拓展思路, 灵活运用一切现有的技术条件与可能的技术支持, 中小纺企一定能够最终顺利穿越阶段性瓶颈, 依靠独特的产品优势而完成华丽的转身。
无人机遥感影像的获取及处理研究 篇2
关键词：无人机,遥感,影像处理
引言
无人机驾驶飞机简称无人机 (unmanned Aerial Vehicle) 是利用无线电遥控设备和自备的程序控制装置操纵的不载人飞机。机上安装有自动驾驶仪、程序控制等设备, 地面遥控站人员通过雷达等设备, 对无人机进行定位、跟踪、遥测和数据传输。无人机技术广泛应用于军事侦察、矿产勘查、地质调查、环境监测等多个领域。
随着社会经济的快速发展, 人口和土地资源的矛盾日益突出, 为了提高土地利用效率, 全面开展土地利用情况调查工作, 对于国土资源部进行有效的土地管理工作至关重要。目前, 我国无人机进行影像获取正处于起步阶段, 然而利用无人机进行土地利用调查, 使用方便、成本低、分辨率高, 较适合小范围获取影像, 这对于提高土地管理工作有很大的帮助。
1 无人机影像的特点
无人机遥感与传统的卫星遥感、航空航天遥感相比, 它有其独特的优势:
(1) 无人机操作简单, 非专业人士均可使用, 作业和维修成本较低。
(2) 无人机的飞行高度和航线均可人为操控, 灵活性强。
(3) 无人机飞行受天气影响较小, 飞行高度一般低于1000m, 不受空域限制。
(4) 无人机设备体积较小, 易携带和运输。
(5) 无人机作业效率高, 可获取高分辨率影像。
但是, 无人机由于自身体积小, 承载能力有限, 受风力的影响较大。与此同时, 与传统影像获取方式相比, 无人机数据的获取和处理有一定的局限性。
2 无人机遥感数据的获取
2.1 无人机遥感系统的组成
无人机的遥感系统由空中控制系统、地面控制系统组成。如图1 所示, 其中空中控制系统包括飞机平台系统和信息采集系统, 其功能主要是规划航线上传至飞机上的控制器, 操作者可通过GPS接收天线随时掌握无人机的状态。地面控制系统包括航迹规划子系统、地面控制系统和数据接收系统, 其功能主要是确保无人机按照规划好的航线飞行, 监视飞机飞行姿态以及实时接收飞行数据。
2.2 无人机影像的获取
利用无人机进行遥感影像的获取具体流程操作如下:
首先, 根据任务的要求对拍摄地区进行合理的航线规划, 并由航迹规划子系统将规划完成的航线数据载入到空中控制系统中, 空中控制系统将按照预先载入的航线数据进行拍摄。同时, 拍摄数据将通过无线电传输到地面控制系统。如果有地区需要补测或重点拍摄, 地面操作人员可随时调整飞行路线。
3 无人机遥感影像的处理
3.1 影像数据的预先检查
由于无人机拍摄时受云或风向等天气情况的影响, 需对每张影像进行检查, 如航向重叠度、旁向重叠度、影像突变等, 选取正确的影像。
3.2 影像的预处理
无人机上搭载的航拍设备为数码相机, 而数码相机内的内方位元素和畸变差直接影像成像效果, 因此, 需要根据数码相机的型号选择合理的方法纠正畸变差。此外, 需对影像进行yun光、yun色处理, 保证影像在色度、亮度、灰度、纹理等方面的一致性。
3.3 空三加密
空三加密是处理影像最重要的步骤, 也是工序最多的步骤。其主要过程包括:从内定向到相对定向, 再到绝对定向, 最后到自由网平差, 由此来提取加密点坐标和解算影像的外方位元素。
3.4 DOM制作和精度检查
空三加密结束后, 结合其所得的方位数据及匹配点, 利用影像处理软件实现高精度DEM的匹配, 最终获取数字正射影像DOM, 选取一定数量的同范围内的检查点, 量取检查点正射影像的坐标, 并与获取的平差后的坐标比较中误差, 若不满足要求, 则需重新进行空三加密。
4 实例
该项目所使用的是e Bee无人机, 搭载的是Cannon Ixus 220HS数码相机, 飞行高度约为200m, 相机焦距为24mm, 影像像幅为3500×5500 像素, 飞行从西北-东南, 由e Bee的e Motion航行规划软件自动规划航向重叠度为75%, 旁向重叠度为80%, 飞行面积约为10km2, 使用Post Flight Terra 3D后处理软件可快速获取具有地理坐标的正射影像图。 (图2)
5 结束语
无人机航摄技术作为一种新型的空间数据采集手段, 越来越受关注, 对其的研究也不断创新。根据无人机航摄的优点, 它在土地利用情况调查工作中具有非常重要的作用, 它可以让我们及时掌握实际土地建设状况和土地集约利用总体情况, 进一步提高土地利用效率, 提高各地区经济发展。然而, 无人机航摄的影像像幅小, 倾角过大, 基线短, 重叠度不规则等问题也有待于进一步研究。
参考文献
[1]洪宇, 龚建华, 胡社荣, 等.无人机遥感影像获取及后续处理探讨[J].遥感技术与应用, 2008, 23 (4) :462-466.
[2]许辉熙, 敬小东.基于无人机遥感和GIS技术的土地利用快速详查方法研究[J].测绘与空间地理信息, 2013, 36 (9) :11-14.
[3]李凤娟.无人机技术在天水百亩土地整治中的应用[J].地理空间信息, 2014, 12 (4) :40-41.
[4]周晓敏, 赵力彬, 张新利.低空无人机影像处理技术及方法探究[J].2012, 35 (2) :182-184.
影像获取 篇3
1 无人机视频流影像数据获取
1.1 飞行前准备
与传统航空影像获取方式一样, 在进行无人机视频流影像数据获取之前, 需进行前期工作准备, 包括资料收集、测区踏勘、仪器设备的检查等[2]。此外, 对无人机视频流影像获取系统而言, 还需测试硬件设备。硬件系统主要包括机上发射部分 (12V电池组、无线图传发射器 (VVLINK-C6000-TX) 、天线及天线连接线) 和地面接收与显示部分 (无线数字图传接收机 (VVLINK-C4000-RX) 、电源及笔记本电脑) 。在静态环境下, 测试视频摄像机、天线、无线图传发射器与地面接收机之间的连通性及数据传输能力, 检查视频摄像机、天线、电源系统、存储系统等工作是否正常, 验证系统电磁兼容性、数据记录存储及数据输入输出功能等。
1.2 飞行计划
飞行计划指无人机飞行器的航线设计, 根据测区具体情况、应急测绘对数据的要求及系统相关参数, 得到无人机外业作业时必备参数, 即飞行航高、旁向间隔、航线条数、航线总长度及飞行时间等。
1.3 外业飞行数据检查
外业飞行获取的数据可通过机上实时传输系统传回到地面站[3], 同时对获取数据的质量进行检查。与检查传统航空影像质量不同, 视频影像的数据形式为流媒体, 不需要考虑航向方向的重叠度, 只需保证视频影像质量清晰, 反差适中, 颜色饱和, 色彩鲜明, 色调一致, 无云雾遮挡、有较丰富的层次、能清晰地辨别地物影像、满足外业全要素调绘和室内判读的要求, 无需对影像航向重叠度进行检查。
2 无人机视频流影像数据预处理
2.1 摄像机的检校
摄像机检校是后续工作的前提, 提高摄像机的检校精度也是完成视频流影像地理编码与拼接的重要步骤。在对摄像机检校之前, 应先确认摄像机的机械结构坚固稳定, 不存在晃动, 同时要保证其光学结构和电子结构同样可靠稳定时, 才能对其进行检校[4]。综合考虑摄像机标定的室内检定法、恒星摄影检定法及试验场摄影检定法等算法, 本文拟采用室外检校场进行摄影机的几何标定, 再利用Australia软件解算其参数。其基本原理为:基于最小二乘平差理论, 利用光束法区域网平差模型对获取的检校场数据和高精度控制点数据进行区域网空中三角测量, 解求出所需的摄像机几何检校参数, 即像片内方位元素、径向畸变系数、切向畸变系数、CCD非正方形比例系数以及CCD非正交性的畸变系数。以中国测绘科学研究院家属楼作为检校场地, 具体过程如下:
1) 检查工作。在摄像机检校之前, 先将摄像机加固, 固定拍摄距离保持不变。摄像机视频拍摄时, 应检查摄像机是否清晰、设置摄像机参数是否正确等, 确认无误后进行视频拍摄。
2) 视频拍摄。首先在检校场对面五楼楼顶进行视频拍摄。每隔一定距离按-90°、90°、180°旋转摄像机获取的视频数据。拍摄时采取凹凸形式路线行走, 上下路线相差大致1m左右, 再进行楼下的视频拍摄。拍摄时要求尽量保证所摄视频的大幅面中均含有标志点。
3) 几何检校数据处理。其内业处理流程如下:导入影像、设置相机参数、同名点提取、人工选取名点、自动匹配同名点、光束法平差、查看结果和输出报告等步骤。
2.2 GPS数据预处理
为使轻小型无人机视频关键帧影像与GPS信息的时间同步, 利用时间可将GPS信息与关键帧影像一一对应。在轻小型无人机飞行平台上主要安装用于测图的双频GPS和飞行控制系统中用于导航的单频GPS。其中, 单频GPS导出的数据, 能与相应视频影像数据时间相对应, 而从双频GPS中导出的数据本身含有GPS时间信息。利用两者时间, 视频影像与双频GPS数据可对应。由于双频GPS数据不连续, 因此需构造数学模型使其能计算每一个时刻的双频GPS数据。方法如下:
采用牛顿插值算法, 以时间变化量Δt为变量, 三维坐标 (X, Y, Z) 为因量, 拟合GPS轨迹信息。其中, 以双频GPS和单频GPS的时间坐标轴相对应的起始时刻T0为时间起点, 定义与此时刻的时间间隔为变量Δt, 与此时刻相对应的GPS坐标为因变量 (X, Y, Z) 。记GPS坐标信息 (T0, X0, Y0, Z0) , (T1, X1, Y1, Z1) , …, (Tn, Xn, Yn, Zn) 等为GPS数据插值计算的已知数据, 依次求出X、Y、Z 3个坐标方向的插值函数。以X坐标方向为例, 具体过程如下:
首先, 求X坐标方向的各阶均差, 定义插值函数为X, 则各阶均差计算式为:
由此便可得出视频流影像数据采集过程中, 任意时刻的GPS信息。在进行无人机视频流影像数据处理研究时, 重点应用GPS定位数据, 保证提取的任何时间点的关键帧影像均有GPS信息, 应对GPS数据进行插值处理, 为后续视频影像地理编码与拼接工作做准备。
3 结论
针对应急测绘的需求, 以无人机为飞行平台, 搭载视频摄像头为传感器, 利用集成的无人机视频流遥感系统实时获取应急数据, 通过视频数据实时查看, 能够获取灾区实时情况。区别于传统航空影像数据的获取与处理, 针对视频流数据的获取与处理, 在无POS信息和地面控制点数据的情况下, 实现了影像的地理编码与拼接。
摘要：以无人机为飞行平台, 获取视频流影像, 与传统航空像片获取不同。针对流式媒体, 本文提出了一种非量测型视频传感器的检校方法 , 为保证每一帧视频影像均有对应的GPS信息, 采用合适的GPS插值算法, 为后续影像处理提供基础数据。
关键词：无人机,视频流影像,摄像机的标定,GPS插值
参考文献
[1]毕凯.无人机数码遥感测绘系统集成及影像处理研究[D].中国测绘科学研究院, 2009.
[2]林宗坚, 崔红霞, 孙杰, 等.数码相机的畸变差检测研究[J].武汉大学学报:信息科学版, 2005, 30 (2) :122-125.
[3]赵小松, 张宏伟, 张国雄, 等.摄像机标定技术的研究[J].机械工程学报, 2002, 38 (3) :149-151.