摄像机与3D激光雷达联合标定的新方法

针对摄像机与3D激光雷达融合系统的标定问题,提出了一种基于平面标定模版的新方法.整个标定过程分为单传感器独立标定和多传感器联合标定两部分.与以往的基于特征点或者边缘对应的标定方法不同,根据传感器原点到标定平面的距离对应性原理实现了联合标定,解决了在激光雷达距离图像上提取特征点或者边缘时精度较低带来的问题.同时,仅采用同一块平面模板完成了整个标定过程,简单实用.实验结果表明,相比传统标定方法,本方法能够获得更高的精度.     

土压力盒标定方法研究

采用刚性加载和柔性加载的方式,分别对粗粒土进行了土压力盒砂标试验,即砂标方法 1和砂标方法 2,并设计了一种新型标定方法砂标方法 3来与之对比。结果发现除了砂标方法 1标定曲线离散率太高,明显不能运用于实际以外;砂标方法 2和砂标方法 3标定曲线离散率小,可以满足室内试验精度及实际工程应用要求。然后在室内进行大型压缩试验,研究砂标方法2、砂标方法 3以及厂家提供的水标方法和笔者改善后的修正水标法在土中的适用性,经研究发现砂标方法 2和修正水压标定法对土压力的计算较适用。     

双目标定系统精度提高的方法

针对双目标定系统精度提高的问题,介绍了摄像机标定方法、原理及双目标定系统的标定流程．通过用张正友平面模板两步法实验分析总结出影响双目标定系统精度的因素,并提出了提高精度的方法．在各种影响因素达到最小时的实验表明重投影误差不超过0．2像素,可以满足双目标定系统的实用性．     

GRB-400机器人摄像机内外参数的分离标定

以GRB-400四自由度工业机器人为研究对象,利用一种介于传统标定方法和自标定方法之间的内外参数分离的标定方法,对机器人的CCD摄像机进行了标定,获得了较精确的摄像机内、外参数。该方法的特点是比传统标定方法简单快速,同时克服了自标定方法精度不高的缺点。     

A Kinematic Model and Identification of Geometric Parameters of Robots

0INTRODUCTIONConsiderableattentionhasbeenpaidintherecentyearstotheproblemofrobotaccuracy,whichdependsontheprecisionofmotioncontrolandtherepresentationaceuracyofmanipulator'sgeometricparameters.Inordertoupgradetheaccuracyofrobotwemayidentifyrobotgeometricparametersbyacalibrationprocessandusetheseparametersinthecontrolsystem.TherearealotofpapersdedicatedthecalibrationofrobotsandidentificationOftheirparamet.rs["'].IthasbeenshownthatsmallvariationsinkinematicparametersofthemodelscanpIDducesu…     

一种改进的摄像机线性标定优化方法

现有的摄像机标定方法没有将高精度和简便性很好的衔接在一起。提出一种新的标定优化方法。首先选择主点位置在图像中心,纵横比为1作为初始条件;接着利用改进的摄像机线性标定方法,得到在同一摄像机坐标系下不同图像上所有标定点的摄像机坐标;最后利用摄像机坐标系下的这些三维点来优化内、外参数。实验结果表明：本文提出的标定方法得到的焦距误差在0.1mm以内,主点位置的最大误差在2pixel左右,测试点的最大误差控制在0.5pixel以内。本文提出的标定方法是一种简单、高精度的标定方法。     

基于微分进化遗传算法的双目摄像机标定

为提高遗传算法全局寻优的性能,将标准遗传算法改进并运用到摄像机标定,提出一种新的双目摄像机标定方法。通过改进编码方法,自适应调整变量搜索区间;引入微分进化进行交叉和变异,使群体呈多元化发展。该方法与现有的非线性标定方法相比,标定精度更高,可有效解决传统优化方法难以解决的多参数、非线性的复杂函数优化问题。实验结果表明,该方法具有较强的泛化能力,鲁棒性好。     

双目视觉测量系统标定精度提高方法研究

针对提高双目视觉测量系统的标定精度问题,介绍了双目线结构光视觉测量系统的构成和工作原理,分析了影响系统单幅测量精度的各种因素,提出了改善标定精度的方法。采用张氏标定法求解相机内参,用双相机固有的对极几何关系求解外参,二维标定靶选用150mm×150mm的黑白棋盘格。根据标定结果反求标定靶的对角线距离,用该距离来验证标定结果。实验表明,标定误差稳定在20μm,可以满足实用要求。     

相机快速立体定标方法

相机定标是计算机视觉中极为重要的环节,定标的准确性和实时性直接影响其工业应用。为了实现快速、高精度的相机定标,对相机的成像模型及模型参数求解进行了研究,发现相机成像平面中心附近区域的畸变基本可以忽略。针对这一发现,提出一种简易、快速的相机立体定标方法。首先以成像平面中心附近的点作为特征点,用来求解相机的内外参数,再将求得的内外参数作为已知带入畸变模型,以剩余点的三维坐标及像素坐标作为输入,用多元线性回归最小二乘法对畸变参数进行最优化拟合。实验表明,该方法的定标精度高,其平均像素误差可达到10-2量级,同时算法运算时间明显缩短,能更好地满足实际工业应用的需求。     

摄像机标定方法的比较分析

简要介绍了摄像机的标定原理。分析和比较了传统摄像机标定方法、基于主动视觉的标定方法和自标定方法的优缺点及其应用场合,以期为摄像机标定方法的进一步研究提供参考。     

干涉型成像光谱仪在轨辐射定标技术应用

为提高干涉型成像光谱仪空间目标测量精度,降低传感器中各个探测元响应度差异,提升成像光谱仪在轨辐亮度测量准确性。提出了一种基于定标场反射率测量参数结合计算程序仿真与成像仪在轨测量数据比对的空间定标方法。首先在介绍高光谱定标概念的基础上,提出了不同光谱响应函数、不同场地条件下的高精度入瞳亮度计算方法;其次对干涉型成像光谱仪进行在轨相对辐射修正,校正传感器中各探测元相应度差异,利用反射率基法开展了在轨绝对辐射定标试验,针对可见光、近红外波段建立在轨辐射定标计算模型。解决了包括多种反射率场地、高精度测试区域指示的试验方案优化设计问题,实现了星载高分辨率干涉型成像光谱仪的在轨高精度定标。研究结果表明,采用该定标技术使成像光谱仪的在轨测量精度达到5%。此外,定标场地环境条件对模型计算精度有一定影响,大面积均匀场适合采用反射率基法,小面积均匀场则引入邻近像元效应进行计算,通过布设人工指示目标,可提高反射率测量数据的准确性。所采用的定标技术已获得工程应用。     

车体双轴倾角传感器的标定

为了消除由双轴倾角传感器基准面加工误差、电子元器件的焊接误差、电路板的安装误差和标定过程不规范所带来的传感单元敏感轴与标定平台的旋转轴之间的平行误差,在MEMS倾角传感器的测量原理基础上,分析了双轴倾角传感器标定过程中误差的来源并建立了标定误差的数学模型.根据该误差模型对测量数据进行了模拟,分析模拟结果并提出了有效的软件实时修正的标定方法,弥补了传统标定方法的不足.对采取该修正方法前后的数据进行比较,实验结果表明传感器输出数据误差减小了1个数量级以上.文中方法可明显提高双轴倾角传感器的标定精度.     

基于虚拟靶标的摄像机标定

针对视觉测量中的摄像机标定问题,提出利用高精度三坐标测量机构建虚拟立体靶标的方法进行摄像机标定,并将Zernike矩亚像素边缘提取方法与改进后的最小二乘拟合算法相结合完成靶点中心定位。实验表明,该方法提高了靶点中心定位速度以及定位精度,所提出的靶点中心定位方法的定位精度可达到亚像素级,标定结果准确。     

基于C#参考式扭矩传感器标定及测试系统的研制

针对扭矩传感器校准测试设备中存在的定位精度不高、对中性较差、测试功能单一等问题,设计了一种参考式扭矩传感器标定及测试系统。系统中对中机构使用锥柄结构,可以提高定位精度和对中性,提高测试的精度,在静态标定和动态测试过程中通过高等级精度扭矩传感器与待测扭矩传感器进行对比。软件部分基于C#语言开发,使用Access数据库存储数据,使用可扩展标记语言(XML)记录传感器初始信息,可实现数据分析、可视化与储存。系统采用多线程技术实现数据采集和硬件控制的协调同步,保证了数据采集精度。结合试验台硬件可以实现系统的静态标定与动态测试两个重要功能。该系统结构简单、实际操作简便、工作效率高。     

CO2探测仪星上辐射定标设计方法的研究

为了使CO2探测仪性能变化得到校正,对CO2探测仪的星上辐射定标方法进行了研究。首先,利用稳定辐射源太阳与漫反射板相结合实现CO2探测仪探测器绝对辐射定标,其次,以定标灯、漫反射板与定标探测器相结合的方法对漫反射板反射率进行监视,实现CO2探测仪的相对辐射定标。最后,采用双定标灯、双定标探测器相互比对的方法对定标灯、定标探测器的性能变化进行校正,进而实现CO2探测仪的高精度星上辐射定标。实验结果表明:星上定标灯稳定性优于1%,星上定标探测器线性度优于0.01%。方案可以实现CO2探测仪绝对辐射定标5%,相对辐射定标3%的精度要求。     

Robot stereo vision calibration method with genetic algorithm and particle swarm optimization

Accurate stereo vision calibration is a preliminary step towards highprecision visual positioning of robot. Combining with the characteristics of genetic algorithm (GA) and particle swarm optimization (PSO), a threestage calibration method based on hybrid intelligent optimization is proposed for nonlinear camera models in this paper. The motivation is to improve the accuracy of the calibration process. In this approach, the stereo vision calibration is considered as an optimization problem that can be solved by the GA and PSO. The initial linear values can be obtained in the first stage. Then in the second stage, two cameras’ parameters are optimized separately. Finally, the integrated optimized calibration of two models is obtained in the third stage. Direct linear transformation (DLT), GA and PSO are individually used in three stages. It is shown that the results of every stage can correctly find nearoptimal solution and it can be used to initialize the next stage. Simulation analysis and actual experimental results indicate that this calibration method works more accurate and robust in noisy environment compared with traditional calibration methods. The proposed method can fulfill the requirements of robot sophisticated visual operation.     

Jitter Tests and Studies for the Azimuth Axis of the TMT Tertiary Mirror System

太阳辐照度绝对辐射计的灵敏度研究与优化

衣小龙^1,2,方伟¹,骆杨¹,夏志伟¹,王玉鹏¹

（1. 中国科学院 长春光学精密机械与物理研究所,长春 130033;

2. 中国科学院大学,北京100049）

创新点说明：

1）通过理论分析以及实验测量的手段,研究灵敏度非线性误差对太阳辐照度绝对辐射计测量精度的影响;

2）提出了太阳辐照度绝对辐射计的测量新方法,通过实时修正灵敏度补偿了灵敏度的非线性误差,从而提高测量精度。

研究目的：

目前太阳辐照度绝对辐射计的定标精度随光功率的降低而下降,本文主要研究目的是提高太阳辐照度绝对辐射计的测量精度,从而提高定标精度。

研究方法：

通过理论分析以及实验测量的路线研究灵敏度非线性,通过修正灵敏度误差提高太阳辐照度绝对辐射计的测量精度。基于两点插值原理提出优化的测量方法。在各个辐射功率下测量实时修正灵敏度,得到灵敏度非线性的相对系统误差为2.2%,分析灵敏度非线性的影响。同时使用新方法以及传统方法测量辐射功率。

结果：

比对实验结果说明新方法将测量精度提高到0.1%,通过实时修正补偿了灵敏度非线性。

结论：

1）新方法可以显著提高地面比对实验的定标精度;

2）灵敏度非线性研究为优化太阳总辐照度监测仪的在轨定标精度提供了理论和实验依据。

关键词：测量精度;绝对辐射计;辐射定标;太阳辐照度

     

多位置检测实现MEMS加速度计的自校准

为实现微机电系统（micro-electro-mechanical system,MEMS）加速度计在应用过程中的实时补偿校准,以保证应用需求的高精度输出,本研究在建立测量值与真实值之间的加速度自校准模型的基础上,对加速度计在任意位置下的多组静态观测数据样本进行筛选,结合LM（levenberg-marquardt）算法和最小二乘法模型参数,优化了LM算法中过度依赖初值的问题。对于任意位置下的加速度计静态输出数据,滤波后筛选出可用于最小二乘法的姿态数据,用来修正部分或者全部第k次迭代模型参数,作为第k+1次迭代的初值;其他姿态数据用于LM算法训练拟合第k+1次迭代模型参数,实现加速度计应用过程中的闭环、实时校准。以智能鞋垫应用为例,本研究对比了传统十二面体法、椭球法、单纯LM算法和LM&最小二乘法自校准法对加速度计的校准结果。结果表明,在智能鞋垫的长期使用中,本研究提出的LM&最小二乘法自校准法消除了由于LM初值设定引起的模型参数解算不精准的情况,并可实现实时采集、实时解算、实时校准的目标,能够达到与传统标定方法相同量级的姿态精度。     

A new calibration algorithms of spinning projectile aerodynamic parameters

This paper demonstrates that the application of calibration algorithms of aerodynamic parameters for the trajectory of spinning projectile is successful. First, from the point of view of the trajectory simulation, a general summary of well-known trajectory models is given. A five degrees of freedom （5 DOF） model is developed that can match the projectile motion essentially in the vertex region, and the results obtained by 5 DOF model are in close agreement with those of a more sophisticated 6 DOF model for elevation angles above 45 degrees. Secondly, the calibration algorithms have been developed and are summarized. The methods of calibrating the flight trajectory models are compared, and these methods are shown to be effective in the representative cases. In addition, the method of Math number calibration （MNC） is presented; some possible areas in MNC for further investigation are indicated together with benefits to be gained. The utilization of MNC schemes not only allow a worthwhile reduction of calibration rounds firing in range and accuracy （R＆A） trial and production of firing tables （PFT） test, but also make PFT and fire control data （FCD） more cost effective.     

Calibration of Camera with Large Field-of-View Based on Flexible Planar Target

For high precision calibration of camera with large field-of-view, massive calibration points will be needed if traditional methods are selected, which makes the calibration complex and time-consuming. In order to solve this problem, a calibration method based on flexible planar target is proposed. In this method, distortion factor is firstly acquired by the invariance of cross ratio, and existing feature points are adjusted with the distortion factor. Then, a large number of points that will be used for the calibration are constructed with the adjusted feature points. Simultaneously, Tsai method is modified so as to reduce the complexity of calibration, which makes the process linear. The simulation and real experiments show that the method proposed in this paper is simple, linear, accurate and robust, and the precision of this method is close to that of Tsai method using abundant points. The method can satisfy the requirement of high precision calibration for camera with large field-of-view.