二轴转台测角法用于线阵相机几何参数标定

目的 目前对线阵相机的几何参数标定方法比较少,而且已有标定方法都需要特殊、高精度要求的设备,为此提出一种基于二轴转台测角法的线阵相机标定方法,通过简单的设备高精度求取线阵相机的内参数和畸变参数。方法 通过简化面阵相机成像模型,建立线阵相机成像模型且推导出参数计算公式,提出测角法标定流程并设计了专门的标定板,利用图像边缘检测得到标定板黑白条纹的边缘点坐标,结合二轴转台的角度信息,代入成像模型中,主要采用最小二乘法和迭代优化算法,求取线阵相机的内参和畸变参数。同时指出了该方法的适用性和标定精度依赖于转台精度、镜头视场角和感光器件分辨率。结果 对3只不同焦距的镜头进行标定实验,分析了内参数和畸变参数迭代优化过程,焦距的标定精度优于5 μm、主点的标定精度优于3 μm,与其他文献中高成本方法进行相比,处于同一数量级。结论 提出一种新的线阵相机几何参数标定方法,该方法利用低成本二轴转台和黑白条纹标定板即可高精度标定出线阵相机几何参数。该方法的适用性依赖转台精度、镜头视场角和感光器件分辨率,对于步长为0.012 9°的转台和分辨率为1 436的线阵相机,最多只能标定焦距为16 mm的镜头,而焦距更长的镜头需要更高精度的转台。     

基于光束法平差的双线阵系统标定技术

针对线阵相机特殊使用场景中所需要的高精度图像,对线阵相机进行高精度标定。提出一种基于光束法平差的双线阵相机标定方法。通过背景差分法获取线阵相机的特征点的像素坐标。再利用已有的直接线性变换方法和非线性优化方法求出相机的内参,外参,畸变参数后,将得到的初始参数与世界坐标作为待优化集合,利用LM法和光束法平差对该集合进行更进一步的优化,使得双线阵系统的重投影误差降到最低。实验表明,该方法与传统的线阵相机标定方法相比重投影误差降低了75.01%。     

鱼眼镜头的标定和畸变校正研究

为在使用鱼眼镜头得到大视野图像的同时得到正常的视觉效果,研究鱼眼镜头的成像模型及内外参数的标定过程.相比常用的标定算法,采用基于镜头模型的标定方法;针对Davide Scaramuzza提出的全方位相机标定工具箱,指出其不足之处,对角点坐标的精度、标定系数矩阵稳定性和角点范围随意性三方面进行优化和提高;根据标定结果对鱼眼畸变图像进行畸变校正,得到正常视觉的平面图.实验结果表明,优化后的方法实现简单、鲁棒性强、结果准确.     

一种基于TOF相机与CCD相机的联合标定算法研究

针对基于Time-of-Flight(TOF)相机的彩色目标三维重建需标定CCD相机与TOF相机联合系统的几何参数,在研究现有的基于彩色图像和TOF深度图像标定算法的基础上,提出了一种基于平面棋盘模板的标定方法。拍摄了固定在平面标定模板上的彩色棋盘图案在不同角度下的彩色图像和振幅图像,改进了Harris角点提取,根据棋盘格上角点与虚拟像点的共轭关系,建立了相机标定系统模型,利用Levenberg-Marquardt算法求解,进行了标定实验。获取了TOF与CCD相机内参数,并利用像平面之间的位姿关系估计两相机坐标系的相对姿态,最后进行联合优化,获取了相机之间的旋转矩阵与平移向量。实验结果表明,提出的算法优化了求解过程,提高了标定效率,能够获得较高的精度。     

Tsai氏相机平面标定算法的一种解析改进

针对径向畸变的针孔透视投影模型,提出了一种简单快速的相机标定算法。该算法在假设图像中心点与CCD或CMOS传感器中心重合的前提下,将相机的内外参数和相机模型的畸变参数分离,以进一步进行线性相机标定,避免了非线性优化带来的误差,降低了算法复杂度,可适当提高标定精度,节约计算时间。首先,根据透视投影的交比不变性原理标定镜头的畸变系数;然后,根据旋转变换关系和平移变换关系,充分利用径向畸变约束、旋转变换的正交性和旋转矩阵特有的性质约束线性求解出相机的内参和外参;最后,通过实验与Tsai氏相机平面标定算法进行对比,所提算法在标定时间上节约了35%左右,在精度上至少提高了15%。     

基于角度不变的线阵推扫式CCD相机几何畸变在轨检校方法

对航天遥感相机进行在轨检校,是提高卫星产品质量,扩大产品应用效果的重要技术内容.文中研究了一种基于角度不变的线阵推扫式CCD相机几何畸变在轨检校方法.该方法利用相机外方元素对于相机视向量夹角角度影响比较小的原理,根据地面控制点和一级产品图像,求解相机视向量夹角,从中提取相机光学部件的畸变模型参数,从而实现相机内外方元素解耦.相机畸变模型采用一维3阶多项式,对焦距和主点等引起的低阶误差能够很好地吸收.该方法用在HJ-1A/B卫星的宽幅盖CCD相机几何畸变校正上,检校误差残留在2—6个像元,和参考数据精度相似,表明取得了很好的校正效果.     

线阵相机的圆环旋转标定方法

由于传统线阵相机的标定过程复杂,且对标定物精度要求较高,难以保证缺陷的定位精度,本文提出一种线阵相机的圆环旋转标定方法以提高缺陷的定位精度。该方法设计一种新型的圆环形标定板,在静态标定基础上通过旋转线阵相机采集相机视线与圆的交点的坐标,得到旋转角度以及多组标定点,建立线阵相机的成像模型和径向畸变模型,通过非线性优化整体误差函数求解相机的内参和畸变参数,同时分析相机不同旋转角度对标定精度的影响。实验结果表明,当θ≤20°时,该方法的标定精度在0.35 pixel以内,满足实际检测的定位要求,并且在PCB缺陷检测中得到较好的验证。     

航空大视场角镜头畸变校正技术

为校正航空相机大视场角镜头的畸变,基于Matlab的calib_toolbox工具箱,对拍摄的多幅不同角度和距离的模板进行摄像机标定,得出摄像机的内部参数和畸变系数,建立正确的畸变校正数学模型,通过后续编程处理,改进了Bouguet方法,可实现航空相机彩色图像的畸变校正,并提出一种新的有效的逆推重建图形比对法对图像的畸变率进行分析,量化畸变程度。仿真结果显示,该方法得到的彩色图像的畸变率校正后平均降低了大约10%。实验结果表明,该方法简单高效,且便于后续硬件移植,可实现实时畸变校正处理。     

由灭点进行径向畸变的自动校正

目的镜头畸变影响着3维重建、几何量测等工作的质量。根据图像中的灭点几何约束条件,提出一种根据灭点进行弱径向畸变自动校正方法。方法为避免包含畸变中心参数的非线性模型优化结果的不稳定性,在求解径向畸变系数之后进一步对畸变中心进行优化。首先根据灭点几何约束条件建立关于灭点与径向畸变系数的非线性模型,使用Levenberg-Marquardt(LM)算法估计灭点坐标与径向畸变参数,然后根据质量评价准则对畸变中心和径向畸变系数进一步迭代优化;最后,通过真实图像对该方法的可行性进行分析验证。结果采用不同的数据对径向畸变进行了有效地校正,并采用校正后的数据进行了相机标定,标定结果相对于传统基于非量测校正方法有明显的提高。结论充分利用图像中的灭点属性,提出一种新的镜头径向畸变校正方法。实验结果表明,该方法能够有效地对径向畸变进行校正,并克服了传统基于非量测畸变校正方法的不稳定性。     

基于面阵CCD的相机自动调焦技术

为满足摄影分辨力的要求 ,在航空相机拍摄过程中 ,镜头位置要随着摄影距离的改变相应调整。线阵CCD交汇测量能准确测定点目标的距离 ,但对于面目标测量难度较大 ,若用面阵CCD替代线阵CCD ,并利用小波变换获取的图像边缘特征 ,自动识别相同点目标在不同CCD面上的成像位置 ,可实现面目标距离精确测量和相机焦距的自动调整。     

基于一阶径向畸变算法的双目摄像机多位姿标定方法

双目立体视觉中在对物体进行三维测量或精准定位时,需要对摄像机进行标定以获得其内外参数。研究径向畸变摄像机模型,构造了基于一阶径向畸变（RAC）算法的双目摄像机内外参数线性求解公式。考虑侧倾角、旋转角、俯仰角以及透镜的主要畸变因素,修正了传统RAC标定法中只考虑径向畸变、部分参数需要先验值的缺陷。利用标定所得内、外参数进行了多位姿双目摄像机三维重构实验。实验结果表明,该标定方法重投影误差分布在[-0.3,0.3],动态识别结果与实际运行轨迹重合率为96%,对降低双目立体视觉三维测量误差率有积极性影响。     

一种基于斜率的摄像机畸变校正方法

普通 CCD摄像机在成像时都存在畸变成像误差 ,在机器人视觉检测及自动装配中 ,有效地进行误差校正对准确确定物体的位置具有重要的意义 .本文采用带有一阶径向畸变的小孔摄像机模型 ,提出一种基于线段斜率的方法 ,对摄像机镜头的径向畸变进行校正 ,不必标定太多的摄像机的外参数 ,方法简洁 ,适合于视觉系统中对摄像机畸变的实时校正 ,或对摄像机捕获的图像进行几何校正 .实验表明 ,具有很强的鲁棒性和较高的校正精度     

用于交会测量的摄像机标定系统设计

介绍了一种简易的摄像机立体标定系统的设计方案,主要应用于多CCD交会测量技术中,可以完成单个摄像机的标定、多个摄像机之间的立体标定和标定精度评估等功能.建立了包含透镜径向畸变和切向畸变的摄像机成像模型,采用两步法求解摄像机参数,最后通过交会测量得到的多个棋盘格的边长与实际边长的误差量来衡量摄像机标定的精度.该系统不要求使用者具有专业的3D几何知识,速度快,成本低,而且可以达到很高的精度.     

基于直线投影特征的镜头畸变校正方法

针对摄像机镜头畸变校正方法的简便和快速问题,设计了基于直线投影特征的校正方法。介绍了镜头主要畸变产生原因和畸变模型;给出直线三点在理想投影下的关系,确定了适应度函数,利用遗传算法得到了畸变参数组最优解。基于matlab软件编写校正程序,并进行了实验验证。实验表明,利用畸变参数组的最优解能够实现图像畸变校正,效果较好。该标定方法只需场景内有直线存在即可实现对摄像机镜头畸变参数校正,方法所需实验条件简单,程序简便,便于现场快速校正。     

Implicit Reconstruction by Zooming

This paper presents a new method for inferring 3D information using a static camera equipped with a zoom lens. The modeling algorithm does not require any explicit calibration model and the calculations involved are straightforward. This approach uses several images of accurate regular grids placed on a micrometric table, as the calibration process. The basic idea is to compute a local transformation that allows the establishment of a relationship between a distorted grid detected on the CCD matrix and the real one located in front of the camera. This relationship takes automatically into account all distortion phenomena and allows one to obtain reconstruction results much more accurate than those of previous works in the same field. A complete experiment on real data is provided and shows that it is possible to compute 3D information from a zooming image set even if data are close to the optical axis.     

低盲区牙模激光三维测量系统研究

介绍了一种应用半导体激光,单CCD摄象机和人工神经网技术实现牙颌模型表面三维自动测量的新方法.该方法通过在摄象机视场中设置一面反射镜,减少了测量的盲区,采用人工神经网技术实现图象坐标系到世界坐标系的映射,无须测定摄象机和激光平面之间的相对位置关系,自动修正镜头的几何畸变,由单视点序列影象就可测量牙颌模型表面的三维坐标.     

远心结构光三维系统研究

结构光三维重建技术已广泛应用于工业检测领域,随着工业检测需求的不断提高,工业检测 技术的需求也愈发向微小化和高精度化方向发展。其中,远心镜头具备透视误差小、镜头畸变小、成像失真少等优秀特性,获得越来越多的关注。该文投影仪采用传统镜头,将传统结构光系统中的相机镜头替换为远心镜头,通过对传统两步标定法的改进,对相机的仿射模型进行标定,随后用已标定的相机对投影仪进行参数标定。实验结果显示,所开发的远心结构光系统具备能够实现小视野范围的高精度、高分辨率三维重建,并具有加大的测量景深,可用于半导体器件及微型零部件等目标的高精度 三维检测。     

一种改进的相机标定方法

摄像机标定与图像畸变修正是摄影测量、视觉检测、计算机视觉等领域的重点研究课题之一,在测绘、工业控制、导航、军事等领域得到了极大的应用。研究了摄像机模型,摄像机标定等内容。对DLT的标定方法进行了改进,在摄像机模型中全面考虑了镜头的畸变,利用图像中心附近点畸变量较小的性质,提出一种摄像机内外部参数和像差修正参数分离的标定方法。并举例说明了基于同一物体的两幅图画三维重构的具体实验步骤和方法,分析了影响精度的因素。     

一种摄像机成像误差的模型化修正方法

本文针对摄像机成像误差问题,首先提出了一种新 的径向畸变模型,利用此模型推出了能精确标定摄像机的关键参数（有效焦距、平移矢量的 Z向分量以及径向畸变系数）的线性算法;同时提出了一种成像系统误差的修正模型,并利 用系统辨识方法正确估计了该模型的各参数;并进行了实验验证.这项研究必将使得摄像机 成像的误差整体降低,从而提高了测量精度.