双目立体摄影测量中的标定方法

针对立体摄影测量中的双目立体摄影测量,利用透视变换方法及矩阵转换知识建立了双目立体摄影测量系统的空间三维坐标数学模型,提出一种不需要迭代求解摄像机参数的标定方法,避免了迭代算法收敛速度慢、耗时多的缺点。该标定方法只需对标定板在不同角度拍摄一组图像,在无需控制任何运动参数的情况下,通过成像过程中不同坐标系之间的转换,实现了像素坐标与基准坐标之间的直接转换。该算法快速、精确、简便。实验结果表明,该标定算法可达到相对误差为0．2的精度。     

双目立体视觉测量系统的标定

考虑传统的自标定方法虽然无需场景信息即可实现摄像机标定,但是标定精度较低,故本文提出了一种新的大视场双目视觉测量系统自标定方法。该方法无需高精度标定板或者标定物,仅需利用空间中常见的平行线和垂直线建立摄像机参数与特征线间的约束方程,即可实现摄像机的内参数与旋转矩阵标定;同时利用空间中距离已知的3个空间点即可线性标定两摄像机间的平移向量。通过标定实验对本文提出的方法进行了验证。结果表明:该方法标定精度能够达到0.51%,可以较高精度地标定双目测量系统。由于避免了大视场测量系统标定中大型标定物制造困难,以及摄像机自标定过程中算法冗杂,标定精度不高等问题,该方法操作简便,精度较好,适用于大视场双目测量系统的在线标定。     

基于分层全域扫描的双目相机联合标定方法

近景摄影测量技术作为一种新的无接触式测量手段，在现代工业测量监测领域发挥出越来越重要的作用。文中针对传统近景摄影测量技术在港口起重机械的应用场景下，双目相机的标定实现困难、精度低且不稳定的关键问题，在一种双站式的测量系统基础上，提出了一种基于分层全域扫描原理的双目相机联合标定方法。在该方法的实现过程中，通过双目相机各个主距上的特定扫描方式，将主距不同的共线方程联立求解，搜索最佳的主距组合，实现双目相机的联合标定。实验数据表明：该标定方法的结果稳定、准确，满足工作要求，可以作为港口起重机的一种高效测量手段。     

高速列车动态包络线测量一种现场快速标定方法（英文）

列车动态包络线是评定列车安全运行的一项重要指标,基于双目立体视觉的方法是目前能够实现速度超过200km/h列车动态包络线测量的唯一方法。因受到大视场和标定时间的严格限制,便携的标定设备、易于搭建的靶标和快速的标定算法便成为标定过程需要满足的三个条件。本文提出一种新的基于双目立体视觉的大视场现场快速标定方法,设计轻型便携靶标,靶标上40个反光标记点表示铁轨坐标系,并用于计算双相机内外参数。并且,双相机仅需同时拍摄一张靶标图像,就能实现双相机内外参数快速一体化标定。实验结果表明,该方法测量精度可达±1 mm,能够满足高速列车动态包络线测量现场标定要求。     

高速列车动态包络线测量一种现场快速标定方法

列车动态包络线是评定列车安全运行的一项重要指标,基于双目立体视觉的方法是目前能够实现速度超过200 km/h列车动态包络线测量的唯一方法.因受到大视场和标定时间的严格限制,便携的标定设备、易于搭建的靶标和快速的标定算法便成为标定过程需要满足的三个条件.本文提出一种新的基于双目立体视觉的大视场现场快速标定方法,设计轻型便携靶标,靶标上40个反光标记点表示铁轨坐标系,并用于计算双相机内外参数.并且,双相机仅需同时拍摄一张靶标图像,就能实现双相机内外参数快速一体化标定.实验结果表明,该方法测量精度可达±1 mm,能够满足高速列车动态包络线测量现场标定要求.     

高速列车动态包络线测量系统现场校准方法的优化

高速列车动态包络线是指车体在运行过程中受各种不利因素影响所导致的最大极限轮廓。针对当前动态包络线测量系统存在标定过程繁琐、辅助设备不便携带、系统受场地因素制约严重等缺点,本文提出采用两个配置变焦镜头的高速相机作为测量系统的双目视觉传感器,设计并制作可快速重构的高精度三维靶标,通过共线性约束优化算法完成视觉传感器内参数和各空间位置关系参数的标定工作。该标定方法操作简单,标定设备便于携带,同时克服了双目相机与被测车体间严格的距离约束,增强了测量系统对复杂场地的适应性。实验表明,当双目相机距被测车体8-16 m 时,系统标定精度可达±0.5 mm,满足高速列车动态包络线的测量要求。     

高速列车动态包络线测量系统现场校准方法的优化（英文）

高速列车动态包络线是指车体在运行过程中受各种不利因素影响所导致的最大极限轮廓。针对当前动态包络线测量系统存在标定过程繁琐、辅助设备不便携带、系统受场地因素制约严重等缺点,本文提出采用两个配置变焦镜头的高速相机作为测量系统的双目视觉传感器,设计并制作可快速重构的高精度三维靶标,通过共线性约束优化算法完成视觉传感器内参数和各空间位置关系参数的标定工作。该标定方法操作简单,标定设备便于携带,同时克服了双目相机与被测车体间严格的距离约束,增强了测量系统对复杂场地的适应性。实验表明,当双目相机距被测车体8-16m时,系统标定精度可达±0.5mm,满足高速列车动态包络线的测量要求。     

爬壁机器人双目视觉障碍检测系统

针对壁面障碍物的不确定性,设计了一种爬壁机器人双目视觉障碍检测系统。具体包括搭建双目平行视觉系统,根据双目视觉理论对摄像机进行标定,获取相机标定参数;通过标定参数和极线约束对双目图像进行校正,解决图像畸变不共面问题;利用块搜索模型和相似度函数获取视差,保证视差获取的快速性与鲁棒性;最后提出一种障碍物检测算法:建立壁面检测模型约束检测范围,引入面积阈值,过滤干扰并实现障碍物提取,提出一种障碍物定位算法,通过宽度、深度与偏距三个方面对障碍物进行定位,同时,通过线性插值解决障碍物中心视差丢失问题。实验结果表明:在保证实时性的基础上,该系统能够有效检测前方障碍物且准确提取率能够达到95.9%,定位误差为4.91%,满足爬壁机器人检测要求。     

面向机器人抓取的双目视觉系统标定与目标位姿估计算法

在双目视觉抓取系统中,首要任务是解决相机标定以及目标位姿估计问题。针对工业应用场景,文中提出了一种基于灭点一致性约束的相机标定算法,并利用目标的双目图像立体匹配结果,通过改进迭代最近点算法实现目标位姿估计。实验结果表明:该系统能够有效地估计目标位姿,目标位姿估计的平移与角度误差均能满足抓取需求。     

一种基于双目相机与单点激光测距仪的标定方法

近年来,随着工业机器人技术的不断完善,利用相机与激光测距仪结合测量的应用不断增多。为了使两者之间配合的更加便利,两者之间的标定是必不可少的。本文提出了一种基于双目相机与单点激光测距仪的标定方法,以双目相机光心为原点,建立相机坐标系。将单点激光测距仪光点打到标定板上,并在标定板上形成光斑,通过灰度重心法提取光斑中心像素点,利用双目相机的内参矩阵及深度数据获取光斑点的三维坐标值。然后利用两个三维坐标点建立公式求取外参参数的粗略解,同时通过相机坐标系下多个光斑点的三维坐标建立约束方程,并利用优化算法对约束方程进行优化,得到精确的外参参数值。该方法做法简单,且对标定器件无特殊要求,通过该方法得到的外参参数精度高,鲁棒性好。实测结果表明,通过该算法得到的外参参数进行重投影后,平均相对误差小于0.30%,能够应用于实际生产过程中。     

矢量磁力仪本体磁性现场校正算法研究

海洋磁力仪的本体磁性校正是磁力仪应用系统的核心技术,尤其当载体磁性发生改变后,其现场的校正算法是影响其应用有效性的关键。先分析了搭载有三轴磁通门磁力仪的水下勘探系统的主要磁干扰源,描述了相应的磁校正模型,简明扼要地介绍了椭球拟合、粒子群、遗传及粒子群遗传混合等算法,并逐一通过MATLAB予以实现。最后使用水下载体在西南印度洋的作业数据对上述算法进行功能性验证。由校正前后的数据波动情况、均方根误差值和相对误差值可知,磁校正领域混合算法校正效果相对较佳,能提高磁力仪传感器的测量有效性。     

基于STC单片机的触摸屏五点校准算法设计与实现

本文针对触摸屏在实际应用中的偏差,提出一种用于校准的五点算法。本系统采用高性能单片机作为主控单元,通过模数转换芯片ADS7845,采样触摸屏数据,经过校准传送到LCD显示器显示坐标。文中给出了数据采集终端软硬件的具体实现方案和五点校准的算法,并把它应用到实际生产中,有效地实现了触摸屏校准功能。     

多关节机械臂的坐标模型和参数标定

对多关节机械臂式三维坐标采集系统中使用的空间坐标模型和参数标定方法进行了研究.首先提出了具有普适性的杆件单元模型,并基于此建立了多关节机械臂式三维坐标测量机构的坐标模型.继而讨论了模型中各系统参数的标定问题,在研究基于最小二乘法和迭代的标定方法之后提出了一种基于实数编码型遗传算法的标定方法,它具有定标点数不受限制,精度高等优点.实验结果证明这种标定方法有较好的实用性和鲁棒性.     

基于埃特金逐步插值滤波器的 TIADC 时间误差校准方法

拉格朗日插值滤波器可以应用于TIADC时间误差校准,并且该方法有较好的校准效果。但是拉格朗日插值滤波器的阶数不易调节,这使得该滤波器在实际应用时不灵活。本文针对此问题,提出了基于埃特金逐步插值滤波器的TIADC时间误差校准方法。本文化简了埃特金插值多项式的计算公式,并设计了一种新增插值结点的选取方法,从而将埃特金逐步插值算法应用于时间误差的校准。本文方法能根据TIADC采样系统的输入信号频率和设定的精度要求自动调节埃特金逐步插值滤波器的阶数。仿真结果表明,在90%的奈奎斯特频带范围内,本校准方法能有效抑制时间误差引起的杂散分量,且能自动调节滤波器的阶数,当输入信号的归一化频率为0.35时,校准后的SNDR提高了40.37 dB。并通过实验验证本校准方法的效果。     

一种基于OpenCV和Tsai的摄像机两步标定新方法

为实现成形加工系统中摄像机标定技术,对开放计算机视觉函数库OpenCV进行了分析。在Tsai方法基础上,结合传统摄像机标定原理,充分考虑了透镜的径向畸变和切向畸变影响及求解算法,给出了一种适应于成形加工的MVS摄像机标定新方法。实验结果表明,该算法不仅具有良好的跨平台移植性,而且提高了标定精度和计算效率,能高效地获得相应的标定参数,可以满足一般成形加工中机器视觉系统的需要。     

十字形磁梯度张量系统的误差校正

针对十字形磁梯度张量系统中的单磁力仪误差(三轴灵敏度偏差、非正交误差和零点漂移误差)以及磁力仪之间存在的不对正误差,提出了十字形磁梯度张量系统的误差校正方法。首先,建立单磁力仪误差模型,采用基于椭球约束的最小二乘拟合算法对磁力仪的测量数据进行拟合从而得到椭球拟合参数;然后,接着利用Cholesky分解得到单磁力仪误差校正矩阵;最后在单磁力仪误差校正的基础上,利用正交Procrustes方法对不同磁力仪间的测量数据进行拟合从而得到磁力仪间的不对正误差校正矩阵。对提出的方法进行仿真与实测实验验证,实验结果表明:经过校正,磁梯度张量各分量的最大波动量由10 049nT/m降到52nT/m。提出的校正方法可以基本消除十字形磁梯度张量系统的误差,提高测量结果的准确度,且方法操作简单,不需要高精度的三轴无磁转台等设备,具有较高的实用价值。     

基于固定视点的视觉标定算法研究

针对在固定视点中机器视觉标定过程复杂、效率低、标定精度不高的问题,对目前普遍应用的摄像机标定和手眼标定算法进行了研究,提出了可一次性完成固定视点的视觉标定算法。利用实验室的MOTOMAN-UP6工业机器人对该标定算法进行了验证,首先由机器人末端夹持一个棋盘格完成一系列的运动,每次运动结束时摄像机拍摄一幅棋盘格图像,并记录下机器人末端的位姿,等所有运动完成后,采用张正友标定算法对摄像机进行标定,接着采用基于最小二乘法的标定算法对摄像机与基座关系进行简便高效的标定。研究结果表明:该算法标定过程简单、求解速度快并且结果精度高,具有很强的实用性。     

铂电阻测温系统温度补偿方法

本文通过对铂电阻测温系统的研究,提出一种通过软件实现的,利用两个非精确恒定温度环境进行标定的温度补偿算法,这种算法补偿后的精度等级达到０．１％ＦＳ。     

油液监测黏度传感器标定方法优化研究

针对黏度传感器存在的测试准确性不足的问题,基于黏度测量原理提出数据处理算法模型对黏度传感器进行标定,设计并搭建实验测试平台,在较大温度范围内进行流体的黏度测量,并对提出的标定算法进行了验证。结果表明：采用改进的标定算法模型对黏度传感器进行标定,提升了传感器的测量精度和稳定性,能够将黏度测量平均绝对误差控制在5%以内。设计的黏度传感器对油液黏度变化具有较好的响应和较高的灵敏度,较好地满足了流体黏度的工程在线实时测量需求。     

嵌入式智能仪器设计中触摸屏校准算法的应用研究

针对嵌入式智能仪器设计中触摸屏校准过程中的准确性和稳定性问题,设计了一种可以在嵌入式Linux中使用的算法结构,经交叉编译后运行在S3C2440平台上,完成快速、准确的坐标变换功能。在算法中,通过引入5点坐标对触摸区域进行分割,分成四个触摸区分别计算各自的校准系数,解决了电阻触摸屏触摸点判断不准确、灵敏度不高的现象,改善了触摸屏判断的稳定性和灵活性问题,为触摸屏在智能仪器设计中的应用普及提供了一种有益的参考。