激光照射性能测量中异源相机的标定方法

激光照射性能测量相机包括可见光相机和近红外相机,可完成激光照射器照射精度立靶成像测量。可见光相机用来拍摄运动靶板,近红外相机用来拍摄照射激光。为解决在测量过程中卡塞格林光学系统使图像产生畸变和两个相机光轴不严格一致问题,在远距离测量中忽略透视误差的影响,对张正友相机标定方法进行改进,使相机内参数中扭曲因子为0,实现相机标定;根据可见光相机和近红外相机成像面的空间透视关系,实现双相机轴线一致性标定。实验结果表明：可见光相机标定的重投影误差为0.08像素,近红外相机标定的重投影误差为0.19像素,相机配准轴线一致性精度为0.37 μrad,满足激光照射器照射精度外场测试中的需求。     

基于全球定位系统的相机标定方法研究

采用标定模板进行相机标定是目前广泛应用的方法。由于标定模板的限制,该方法在大视场、远距离工作时不能覆盖所需画面的全部,不能实现对相机的准确标定。结合全球定位系统实时动态（GPS RTK）定位工作模式的高精度全方位坐标信息获取技术,提出一种基于GPS的相机标定方法。该方法基于GPS RTK工作模式获取GPS质心在WGS-84坐标系中的坐标信息,通过坐标转换得到世界坐标系中的坐标位置;用被标相机拍摄GPS在不同位置的图像,采用Harris角点检测算法获得GPS质心的图像坐标,根据成像模型及相机投影矩阵,实现相机标定。实验证明,该方法可有效获取全方位的空间坐标信息,与传统相机标定方法相比,图像像素标定均方误差仅为0.125 36,是一种行之有效可取代标定模板的相机标定方法。     

照相站空间基准标定方法及测量误差分析

根据相机内外参数标定方法的结论与性质,通过对阴影成像系统成像原理的分析,利用泰勒级数对图像坐标拾取偏差引起的空间坐标测量误差进行研究,获得了阴影成像系统空间坐标测量误差的数学模型。假定图像坐标拾取误差满足独立同分布,得到测量误差一次矩和二次矩的数学表达式,并进一步分析相机位于标定面同侧且与标定面等距时测量误差的概率特性。符号分析及数值验证结果表明：阴影成像系统坐标测量误差的各个分量非独立;图像识别误差以因子的形式影响测量误差;文中标定方法测量误差的均值与物点到标定面的距离相关且呈线性变化,而测量误差的自协方差则在空间呈非线性分布;物点靠近相机有利于减小测量误差的均值和协方差。     

基于工业机器人系统的杏果分拣产线

为解决杏果分拣过程中因果实体积小而拾取难度大的问题,提出一种基于工业机器人的分拣系统.根据单目视觉的固定视觉系统工作原理,建立视觉采集平台,结合相机的内部和外部参数变换公式,通过标定算法优化,分别对相机安装误差和相机成像畸变进行修正,在原有步进电机的基础上加入专家PID控制系统,并通过机器人轨迹规划实验进行验证.验证结果表明:该系统杏果拾取率达到99.1％,满足产线需要.     

立体视觉系统摄象机标定自动化

讨论了基于被动视觉的摄象机标定方法，并完全实现了自动控制，该方法在传统标定方法基础上，以激光探测手段获取场景点（激光斑点）的三维坐标（３Ｄ）；以三步优化查询算法得到该场景点图象坐标（２Ｄ）；采用线性最小二乘算法求解摄 同透视投影矩阵，同时介绍了实验系统，给出了实验结果和精度 。     

基于多模型估计与有限次迭代的消隐点检测

正确检测消隐点是计算机视觉中实现相机标定、自动导航等任务的重要前提。以前的消隐点检测方法或者基于Hough变换理论,或者基于统计学原理。此类方法大多耗时多、误差大、效率低。因此提出一种新颖的消隐点检测方案,首先采用刚兴起不久的J-连接(J-Linkage)多模型估计算法,基于边缘簇间的Jaccard距离集合,从单幅图像中估计所有的假定消隐点,继而使用期望最大化算法通过有限次迭代提纯优化,最终提取可能存在的Manhattan方向消隐点。实验表明:该方案控制了算法的自由度,减少了迭代次数,在图像中完成误差度量,因此计算量低,运行时间短,相对误差小。     

箔条干扰下海上舰船的图像识别方法

为了消除现代电子战中箔条干扰的威胁,提出一种在箔条干扰下海上舰船的图像识别方法。视频雷达提取舰船图像经过灰度转化、去除箔条云、去除背景、二值化、投影、求质心、标定质心等步骤的图像处理后,得到舰船的二值图像,舰船为黑色,背景为白色,并标定出舰船的质心。该方法在处理视频雷达提取图像包含有舰船图像时效果较好。     

基于双目立体视觉系统的精确标定算法

一种基于双目视觉的精确标定算法，首先借助于事先选取的标定模板，并拍摄模板图以生成控制点，接着分别对左右2台摄像机进行标定，再接着进行立体标定进而得出标定的结果。该算法在机器人机械臂在精确定位上已得到成功应用。     

基于视频的摄像头实时标定算法

针对人为选取标定图像具有较大的不确定性问题,提出一种基于视频的摄像头实时标定算法。介绍摄像机模型,通过初始图像生成模块采集初始标定图像集合,根据误差分析模块的输出进行标定图像更新,结合精度分析模块判定算法是否结束,并进行实验验证。实验结果表明：该方法能够大幅减少标定图像集合的误差均值及方差,有效地得到标定图像集合,提高摄像头参数的精确度。     

系统标定中的透视投影模型

以相机的透视投影模型为基础,根据椭圆拟合与投影变换,建立使用特定靶标计算两相机相对位置的标定模型。分析在不同坐标系下物点与像点的坐标转换关系,分别通过椭圆拟合模型和精确模型,提出求解空间圆的圆心在像平面上的像坐标的算法,并对精度和稳定性进行检验与分析。分析结果表明,椭圆拟合模型求解较简单、方便;基于透视投影变换规律的精度模型结果较精确,但需给出较多的相机外部参数。     

靶道空间三点法标定与误差分析

为了避免现有激光准直标定系统在激光光斑对准过程中的困难,简化标定系统组成,提高标定效率和标定精度,增强标定系统的场地适应性。利用空间内任意不共线的三点分别在标定坐标系和靶道坐标系下的坐标构造过渡坐标系,得到标定坐标系到靶道坐标系的转换关系。研究标定坐标系下标定点的位置偏差以及靶道坐标系下对应点的测量误差对最终待测点测量误差自协方差的影响,通过雅克比矩阵得到相应的误差模型,导出坐标测量误差均值和方差的表达式。依据向量范数和矩阵范数之间的关系以及Cauchy-Schwarz不等式研究测量误差均值与方差的增益系数的理论上限。通过实弹击发实验,考察三点标定方法的实践效果。研究结果表明：最终测量误差均值向量的模长等于被测点在标定坐标系下均值向量的模长;确定标定坐标系到靶道坐标系转换关系的任意不共线三点之间距离及其包围的面积越大,则测量误差的自协方差增益系数越小;将过渡坐标系原点靠近预计弹道线有利于减小测量误差的自协方差增益系数;取决于测量方法及其误差形式,随着标定坐标系原点远离靶道坐标系原点,与靶道坐标系中三点坐标测量误差相关的被测点测量误差自协方差增益有所不同;基于三点标定方法,使用常见的通用仪器、设备就可以完成标定过程,且经过三点法标定的靶道测量数据质量较高。     

基于动态和静态环境对象观测一致性约束的移动机器人多传感器标定优化方法

为了解决机器人未知环境导航过程中的多源、异构传感器空间一致性观测问题,提出了基于动态和静态环境对象观测一致性约束的摄像机与激光测距传感器联合标定优化方法。利用协方差交集方法实现运动目标图像平面方向状态融合,同时采用卡尔曼滤波和概率数据关联滤波实现一对一和一对多信息源的静态角点特征图像平面方向状态融合;在此基础上,利用动态和静态物体融合前与融合后状态误差构造优化目标函数,并利用非线性优化方法实现标定参数优化。实验结果表明,该设计方法能够提高多传感器环境观测的一致性水平,验证了该方法的有效性。     

无人地面平台多传感器的联合外标定方法

针对现有的传感器标定方法的不足,提出一种采用3D标定物的无人地面平台多传感器联合外标定方法。在参考和借鉴国内外学者的智能移动机器人传感器标定研究成果的基础上,建立了无人地面平台和多传感器坐标系;并从3D标定物、多层激光测距仪的外标定、多层激光测距仪和CCD摄像机的联合外标定、坐标系之间的齐次变换和L-M非线性最优算法等几个方面论述多传感器的外标定方法和步骤;对标定结果进行了验证和误差分析。现该方法已经成功应用于中型无人地面平台项目。应用结果表明:该方法能修正各传感器的安装位姿误差,保证标定后的各传感器的测量精度和目标(障碍物)在平台坐标系的一致性。     

标定飞机舵面角位移的双圆靶单目视觉方法

提出了一种基于计算机单目视觉的飞机副翼、襟翼、方向舵和升降舵等转动系统中的角位移传感器的标定方法。用一台位置固定的数码相机对平行于飞机方向舵转轴并固定在该舵面上的一个双圆靶拍照。经数字图像处理确定4个特征像点的像面坐标,根据透视投影原理推导出求靶面法线的方向余弦的解析表达式,无需在现场实时标定相机参数即可解算出靶面法线的相对方向。方向舵转动时,其角位移可用该靶面的角位移来表达。仿真结果表明该方案正确可靠,可用于航天器上实现实时自主测量交会对接时的相对位姿参数。     

两步法摄像机标定的改进

两步法摄像机标定,先用径向排列约束得到部分外部参数精确解,再将其余外部参数与畸变修正参数进行迭代求解.对该标定法的改进,是在两步法得到的摄像机参数值基础上,用非线性优化算法对所有参数进一步优化,得到最终参数值.该法既提高了摄像机标定精度,又无需对CCD摄像机像面中心预标定,简化了标定过程.     

基于单目视觉的制导炮弹位姿参数测量方法

为了给制导炮弹末端弹道的精确控制提供有效依据,根据弹丸飞行弹道特性,借鉴计算机单目视觉技术和摄影测量方法,提出了一种基于四元数的炮弹位姿参数测量的新方法.该方法通过分析摄像机采集的目标区图像序列,利用4个已知空间坐标的非共面控制点,建立过渡坐标系,分两步来计算炮弹的空间位置和姿态参数.仿真结果表明,测量误差随着相对距离减小而收敛.提出的新方法可以精确测量炮弹的位姿参数,作为构建弹道控制模型的基础.