基于纯平移两视图几何的镜头畸变参数标定

针对摄像机镜头畸变对系统测量精度的影响,提出了基于纯平移两视图几何的镜头畸变参数标定方法。首先,分析了机器视觉测量中影响测量精度的主要畸变类型,建立了镜头非线性畸变模型。然后,利用射影几何及纯平移两视图几何的固有特性,构建了四组约束方程用于求解畸变参数。最后,针对大视场测量时标定板无法有效充满视场的问题,提出了利用四维电控平台对视场分区域拍摄多组纯平移运动图像的畸变参数标定流程,利用较小的靶标实现了大视场的镜头畸变参数标定。在实验室验证了本文提出的畸变校正方法的可行性。结果显示:提出的方法标定精度较高,标定后图像特征点连线的直线度误差减小了89%,标定精度及可靠性均满足机器视觉测量的要求。     

基于非量测畸变校正的摄像机标定方法

为了保证镜头畸变系数标定的一致性和简化视觉测量中摄像机的在线标定过程,建立畸变分离的摄像机模型,提出基于非量测畸变校正的摄像机线性标定方法。基于共线点的透视投影不变性,采用大量共线特征点对定焦镜头的畸变参数进行一次标定,摄像机内部参数可以由校正畸变后的特征点进行线性标定。该方法将畸变参数从摄像机模型中分离出来,不需要将畸变参数纳入到摄像机模型中进行多次重复标定。试验结果表明,畸变分离摄像机模型很好地符合了定焦摄像机的成像规律,基于非量测畸变的摄像机参数线性标定方法与传统的非线性优化标定方法的标定精度相当,标定速度提高近3倍,对于简化摄像机标定过程,提高视觉测量的便捷性,拓宽机器视觉的工程应用具有重要意义。     

均匀设计与灰色理论应用于视觉系统误差分析

针对测量过程中误差因素繁多、分析困难等问题,提出了一种基于均匀设计与灰色关联技术的双目视觉测量系统误差分析方法.以镜头畸变、质心定位误差及双目视觉系统内、外参数等9项因素或参数为自变量,采用均匀设计方法,安排实验,获取误差分析的数据样本;采用灰色数据处理方法及灰色关联分析技术,从无明显规律的数据样本中明确了视觉系统各项误差因素对最终测量精度的影响.分析结果证明了均匀设计与灰色理论用于定量分析视觉系统误差的正确性和有效性;在灰色意义下,镜头径向畸变、切向畸变、摄像机夹角及特征点质心定位误差4项因素对测量精度的关联度均≥0.859,高于其余误差因素.     

灰色关联分析方法在双目视觉测量系统误差分析中的应用

针对双目视觉测量系统存在误差因素繁多、分析困难等问题,提出了一种基于灰色关联技术的误差分析方法。考虑视觉系统的灰色属性,将灰色系统理论及其相关技术运用于视觉测量系统的误差分析。以镜头畸变、质心定位误差及双目视觉系统内、外参数等9项因素或参数为自变量,通过基于单项因素变化的实验,获取了误差分析的数据样本;采用灰色数据处理方法及灰色关联分析技术,从无明显规律的数据样本中明确了视觉系统各项误差因素对最终测量精度的影响。分析结果证明了灰色理论用于定量分析视觉系统误差的正确性和有效性;在灰色理论意义下,镜头径向畸变、切向畸变、摄像机夹角及特征点质心定位误差4项因素对测量精度的关联度均大于等于0.859,高于其余误差因素。     

非线性畸变分布椭圆鱼眼镜头成像建模和校正

非线性畸变分布椭圆鱼眼镜头是面向视频监控应用的一种新型鱼眼镜头,与传统的鱼眼镜头不同,非线性畸变分布椭圆鱼眼镜头采用非角对称光学系统设计原理,其有效成像面为椭圆,并且采用非线性畸变分布成像函数,能够实现对大视场中关键区域的增强畸变。通过对其非相似成像的研究,建立一种全方向光线跟踪下的镜头成像混合畸变模型,使用B样条曲面和曲线分别拟合径向和切向畸变函数,然后通过五面立体角度标定空间实现对镜头成像函数的精确标定,最后实现畸变图像的校正。     

基于机器视觉的二维精密测量系统

受环境及自身畸变影响,机器视觉测量系统的测量精度不高且不稳定,是视觉精密测量领域亟需解决的问题。为此,在结合相对法标定以及超分辨重构算法的基础上,提出一种改进的畸变校正模型;在MATLAB软件平台上开发专用测量算法,实现亚像素边缘检测;配备专用光源、工业视觉传感器和FA镜头,最终完成了二维精密测量系统。该视觉测量系统致力于提高测量精度和鲁棒性,降低设备成本。通过工业实际加工管零件作为试验对象,验证了方法的有效性。试验结果表明,重复测量精度可达0.02mm,相对误差达到0.09%,满足实际加工要求。     

基于机器视觉检测的摄像机快速标定与误差分析

为了提高引线键合机中机器视觉检测子系统中的测量精度和效率,必须对摄像机镜头进行畸变矫正,提出一种基于畸变矫正的摄像机快速标定算法并对该算法的误差进行分析。该算法采用一阶径向畸变模型进行摄像机标定,算法中将复杂的非线性问题转化为线性问题进行参数求解,并且逆向求解了标定块上的空间特征点坐标,进而计算误差。试验验证,标定误差精度为4.26‰,减少了算法的时间复杂度,并且更准确的计算误差,同时本套算法还可用于其它有图像畸变的场合进行误差评定,因此具有较高的实用价值。     

摄像机镜头径向畸变中心的计算模型及求解

摄像机镜头径向畸变中心的计算模型及求解＊邾继贵罗明陶国志叶声华（天津大学精密测试技术及仪器国家重点实验室天津３０００７２）０引言以摄像机为核心的视觉检测系统,由于能实现大量程、精度较高的非接触快速测量而受到重视和研究。高精度视觉检测系统中,摄像机镜头...     

立体视觉测量系统的三维空间重构

】三维空间重构是立体视觉测量系统工作过程中十分重要的一部分。在本文所提出的三维空间重构方法中,摄象机模型所含参数的物理意义明确,考虑了镜头的畸变,算法简单,计算量小。实验证明：这种三维空间重构方法是可行的。     

摄像机标定及矫正技术研究

随着人工成本上升和工业环境要求的变化,自动化和智能制造的趋势越来越紧迫,这也使得机器视觉在工业应用越来越广泛,其中摄像机标定是视觉中最重要的技术之一。因此在论述摄像机标定的原理和模型后,通过多次不同位置的标定,验证了标定次数对内外参数准确度的影响,通过对游标卡尺的图像处理验证了镜头畸变和利用标定参数矫正图像对检测结果的影响,提出了提高标定准确性和检验及矫正镜头畸变的方法。     

基于几何成像模型的鱼眼镜头图像校正算法和技术研究

鱼眼镜头是一种具有广视场角的摄像机镜头,广泛应用于大场景视频监控领域,但其成像存在严重的非线性径向畸变,违反人类的视觉习惯,且为测量和模式识别等应用带来了不便.为了实现鱼眼镜头图像的校正,提出了一种基于几何成像模型的鱼眼镜头校正算法和技术,通过研究鱼眼镜头成像模型,根据鱼眼镜头类型采用了相应的几何模型校正图像;以“等距投影”模型为例提出了校正公式和实现方法.最后针对工程应用的实时性要求,提出了基于缓存的快速优化方法以及在保证一定精度的前提下快速实现双线性插值的优化方法.研究结果表明,这种新方法可以高效地完成鱼眼镜头图像校正,比传统方法适用面更广,更易实现.     

基于OpenCV的车体覆盖件视觉测量的摄像机标定

以车体覆盖件视觉测量系统中的摄像机标定为研究对象,分析了开源计算机视觉库OpenCV中的摄像机模型,并考虑了镜头的畸变及求解方法,得出基于OpenCV的摄像机标定方法.该方法利用了OpenCV的函数库,简化了标定求解过程,提高了标定速率,并具有良好的移植性,并适合于其他视觉测量系统.     

基于图像处理的机械系统微组件结构异常检测方法

传统方法在检测微组件结构异常情况时应用了光学摄影技术,但由于光学镜头存在非线性畸变,导致传统方法对结构异常位置的定位偏差较大、检测时效性较低.为此,本研究引入了图像处理技术,在传统研究的基础上,校正了光学镜头畸变量,从根本上降低镜头非线性畸变的影响,并对其拍摄的微组件图像实施去噪处理,进一步减小对结构异常位置的定位偏差...     

用立体视觉测量多自由度机械装置姿态的研究

提出一种立体视觉测量多自由度机械装置姿态的方法。方法的摄像中所含的参数物理意义明显,考虑了镜头的畸变,并运用最小二乘法拟合这些参数。实验结果表明,这种测量方法具有较高的精度。     

构建虚拟立体靶标的大视场高精度视觉标定

为了提高立体视觉系统在大视场下的测量精度,基于误差溯源思想提出了一种构建虚拟立体靶标的大视场高精度视觉系统标定方法,克服了大尺寸高精度标定物难以制造等问题。对影响立体视觉系统测量精度的主要因素进行分析,列出视觉测量系统的误差溯源链,解析了大视场视觉系统精度瓶颈的原因。借助激光跟踪仪,运用非线性最小二乘单位四元数算法求解坐标系刚体变换,获取大范围高精度的空间点阵,构建虚拟靶标。在相机畸变模型中考虑了三阶径向畸变和二阶切向畸变参数,并使用Levenberg-Marquardt迭代算法进行标定参数求解,进一步提高系统精度。实验构建了一套测量空间约为4m×3m×2m的双目立体视觉系统,通过对某型号高精度直线导轨进行点距测量,在测量距离3m处,152组不同长度的横向距离测量的误差算术均值为-0.003mm,误差标准差为0.08mm。测量精度相较于传统的平面标定法有较大提升。     

基于OpenCV的双目摄像机标定

在计算机视觉应用中,为了利用摄像机所拍到的二维图像来恢复空间中物体的三维坐标,需要对摄像机进行标定.本文以针孔成像为摄像机成像模型,并考虑了镜头带来的径向与切向畸变,并采用非线性摄像机标定法,结合开源计算机视觉库OpenCV,开发了一套双目摄像机标定程序.实验分析表明,该方法可以精确、快速实现双目摄像机标定.     

扫描仪测量镜头畸变误差的软件校正

介绍CCD拼接扫描仪精度高于0.2mm时,测量镜头畸变带来的扫描误差情况.针对该项误差,进行测量、分析、计算,得到镜头畸变的规律和函数曲线,给出利用函数进行软件校正的思路和方法及基本流程.通过试验证明,此方法较好的改善了测量镜头畸变带来的成像误差,并使之满足精度要求.     

镜头成像畸变的MTF像高测试法研究

为了解决传统标板拍摄测试广角镜头成像畸变的不准确、复现性差问题,提出了基于调制传递函数(MTF)理论的成像畸变测试方法。通过研究镜头畸变测试国内外的研究现状,重点分析了成像镜头特别是广角镜头采用传统标板拍摄测试成像畸变的缺陷。提出了一种通过测试镜头轴上有效焦距和不同角度的离轴有效焦距,并导入畸变计算公式从而得到镜头成像相对畸变的MTF测试方法。研究结果表明,采用MTF测试方法可以实现对镜头成像畸变的快速、准确的测量。     

结构光视觉传感器误差分析与结构分析

结构光视觉传感器是视觉焊缝跟踪系统获得焊缝信息的重要组成部分,其测量误差与性能对焊缝跟踪系统的总体测量精度及可靠性有着直接影响.本文对应用于焊缝跟踪的结构光视觉传感器进行误差分析,包括传感器硬件系统结构误差、激光散斑噪声误差及镜头畸变误差等,并对不同结构方式下的视觉传感器建立了数学模型,具体分析了结构参数对其误差的影响,提出结构光视觉焊缝跟踪传感器优化设计方法,并依据仿真结果给出结构优化设计参数,最后通过实验验证了该优化设计方法的正确性.     

导光板模具微冲孔机床在位测量系统的设计与研究

针对导光板模具微结构加工过程中微孔尺寸定时在位测量的要求,基于视觉测量技术提出了在微冲孔机床上集成导光板模具微孔点阵在位测量系统的解决方案。它通过相机获取微结构的加工图像,运用一系列图像处理算法提取测量目标的亚像素边缘并进行拟合。提出两步标定技术求取亚毫米视野镜头畸变映射及像素当量。通过将视觉测量结果与白光干涉仪的测量结果对比,证明该测量系统的精度能够达到±1μm以内,具有实时、快速、高精度、重复性好的等特点。