Измерение сдвигов изображения с субпиксельной точностью с использованием гибридного фотоэлектрического измерителя взаимной корреляции

Полный текст на elibrary.ru

Публикация в Journal of Optical Technology

Ссылка для цитирования:

Fan Chao Measurement of sub-pixel image shifts based on hybrid photoelectric joint transform correlator (Измерение сдвигов изображения с субпиксельной точностью с использованием гибридного фотоэлектрического измерителя взаимной корреляции) [на англ. яз.] // Оптический журнал. 2017. Т. 84. № 8. С. 70–76.

Fan Chao Measurement of sub-pixel image shifts based on hybrid photoelectric joint transform correlator (Измерение сдвигов изображения с субпиксельной точностью с использованием гибридного фотоэлектрического измерителя взаимной корреляции) [in English] // Opticheskii Zhurnal. 2017. V. 84. № 8. P. 70–76.

Ссылка на англоязычную версию:

Fan Chao, "Measurement of sub-pixel image shifts based on a hybrid photoelectric joint transform correlator," Journal of Optical Technology. 84(8), 562-567 (2017). https://doi.org/10.1364/JOT.84.000562

Аннотация:

Для того, чтобы измерять с субпиксельной точностью в камере дистанционного зондирования сдвиги изображения, вызванные вибрациями, вращениями, изменением высоты носителя и т.п., используется фотоэлектрический гибридный коррелятор (ФГК).
В гибридном корреляторе осуществляется когерентное сложение двух последовательных кадров изображений дистанционного зондирования, после чего с помощью линзы Фурье формируется двумерный спектр мощности, регистрируемый с помощью ПЗС-камеры. Далее в компьютере осуществляется преобразование Лапласа спектра и обратное преобразование Фурье для резкого сокращения пиков взаимной корреляции, после чего координата каждого пика вычисляется методом центроида, что в конечном итоге позволяет точно измерить сдвиг изображения.
В данной статье сначала описывается принцип измерения сдвигов изображения на основе ФГК, затем последовательность сдвинутых изображений интерполируется и подвергается выборке, а результаты измерений моделируются. Наконец, принимая во внимание соотношение между компонентами ФГК, строится экспериментальная платформа и измеряются получающиеся сдвиги изображения. Результаты показали, что сдвиги изображения могут точно измеряться с погрешностью менее 0,075 пиксела.

Ключевые слова:

оптический коррелятор, сдвиг изображения, субпиксел, преобразование Лапласа, измерение

Благодарность:

Работа выполнена при финансовой поддержке научно-технологического проекта Государственного зернового управления (грант № 201413001), Совета Китая по стипендиям (грант № 201408410255) и Фонда естественных наук провинции Хэнань (грант № 162300410062).

Коды OCIS: 070.4550

Список источников:

1. Gong Dun, Wang Hong, Tian Tieyin. Temperature effect on imaging performance of three-line CCD satellite camera and temperature indicators affirmed // Acta Opt. Sinica. 2010. V. 30. Is. 7. P. 2017–2021.
2. Chen D.Y., Zhou R.K., Li Y.C. Studies on the satellite TDICCD camera of kinetics modeling for interface jitter and resonance dot scanning // Acta Photonica Sinica. 2004. V. 33. Is. 12. P. 1508–1512.
3. Chiu C.W., Chan P.C., Wu D.Y. Optimal design of magnetically actuated optical image stabilizer mechanism for cameras in mobile phones via genetic algorithm // IEEE Trans Magn. 2007. V. 43. Is. 6. P. 2582–2584.
4. Chni H., Kim J., Song M., Kim W., Park N. Effects of motion of an imaging system and optical image stabilizer on the modulation transfer function // Opt. Express. 2008. V. 16. Is. 25. P. 21132–21141.
5. Thomas B. , Miffre A., David G., Cariou J.P., Rairoux P. Remote sensing of trace gases with optical correlation spectroscopy and lidar: Theoretical and numerical approach // Applied Physics B: Lasers and Optics. 2012. V. 108. Is. 3. P. 689–702.
6. Thomas B., David G., Anselmo C., Cariou J.P., Miffre A., Rairoux P. Remote sensing of atmospheric gases with optical correlation spectroscopy and lidar: First experimental results on water vapor profile measurements // Applied Physics B: Lasers and Optics. 2013. V. 113. Is. 2. P. 265–275.
7. Elbouz M. , Alfalou A., Brosseau C., Yahia N., Alam M. Assessing the performance of a motion tracking system based on optical joint transform correlation // Opt. Comm. 2015. V. 349. P. 65–82.
8. Dehayle J., Pinnli J.C. Multiscale image filtering and segmentation by means of adaptive neighborhood mathematical morphology // IEEE International Conference on Image Processing. 2005. P. 537–540.
9. Shi F.Y., Wu Y.T. Decomposition of binary morphological structuring elements based nn genetic algorithms // Computer Vision and Image Understanding. 2005. V. 99. Is. 2. P. 29–302.
10. Lin Yuchi, Cui Yangping, Huang Yingun. Study nn edge detection and target recognition in complex background // Opt. and Prec. Eng. 2006. V. 14. Is. 3. P. 509–512.
11. Widjaja J. Wavelet filter for improving detection performance of compression-based joint transform correlator // Appl. Opt. 2010. V. 49. Is. 30. P. 5768–5776.
12. Jin Ma, Tan Tian. Target tracking method based nn joint transform correlation // Appl. Opt. 2012. V. 33. Is. 5. P. 904–908.
13. Yi H.W., Li Y.C., He T.B., Li X., Zhao H. Sub-pixel image motion measurement of space camera based on JTC-CDMA // Infrared and Laser Engineering. 2012. V. 4. Is. 6. P. 1635–1640.
14. Sun Hui, Zhang Shumei. Computation model and error budget for image motion of aerial imaging system // Opt. and Precision Eng. 2012. V. 20. Is. 11. P. 2492–2499.
15. Dai C.Y., Ge P., Li Q., Feng H.J., Xu Z.H. Image displacement measurement using double phase-encoding joint transform correlator // Acta Optica Sinica. 2011. V. 31. Is. 7. P. 0712004.1–7.
16. Liu H.Q., Xu S.Y., Wang D., Yan D.J., Li W.X. Space camera image motion measurement based on images from time delayed integration sensors overlapped area // Acta Optica Sinica. 2014. V. 34. Is. 2. P. 0212001.1–6.