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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