基于立体视觉的高精度标定与测量方法

立体视觉测量系统中,光学系统产生的畸变使目标的成像偏离了理论成像点,导致系统产生测量误差。针对提高系统测量精度的问题,提出一种基于立体视觉的测量方法。首先,根据标定板上各角点的像素分辨率,拟合整个成像平面的四次多项式,且多项式的系数与物体到相机的距离成比例;然后,应用双目测距原理,测量被测物体的纵向距离;最后,基于所得的多项式,应用单目相机测量待测物体的横向尺寸。实验结果表明,对于所提方法,当物体距离相机5 m以内时,其纵向距离误差可以减小到5%以内;当物体距离相机1 m时,其横向宽度测量误差在0.5 mm内,逼近理论最高分辨率。     

高速球形摄像机PTZ跟踪策略设计及实现

针对智能监控中基于高速球形摄像机的PTZ跟踪功能模块,设计了一种PTZ跟踪控制策略。该策略在球机机械参数未知的情况下,一方面能控制球机实时地跟踪目标使目标始终处于视野中央,另一方面可自动进行变倍动作来放大拍摄目标的局部细节。针对球机Zoom控制中跟踪窗口大小自适应调整的问题,利用SIFT算法设计了一种计算球机变倍率的方法。利用VS2005和OpenCV软件平台实现了PTZ跟踪的整体流程。实验表明,该策略能有效、稳定地进行PTZ跟踪。     

鱼眼相机与PTZ相机相结合的主从目标监控系统

提出了一种将鱼眼相机和PTZ相机相结合的主从目标监控系统,充分利用鱼眼相机单镜头半球空间成像以及PTZ相机指向性高分辨率成像的优点,实现了单系统半球空间运动目标的高分辨率成像监控。首先采用运动点团模式实现鱼眼图像中运动目标的检测;然后在鱼眼图像空间计算目标的相对方位角P′、俯仰角T′和距离Z′;最后通过参数映射将其映射到PTZ图像空间,输出PTZ控制信号给相机进行指向性成像。PTZ图像空间中的P参数和T参数结合鱼眼镜头畸变系数进行校正计算,Z参数根据目标在鱼眼图像中的相对尺寸及PTZ图像中需要的尺寸进行计算。通过对PTZ参数的多次实验测量,其结果的误差均在系统要求范围之内。系统实际的户外测试结果表明,系统能准确检测出鱼眼图像中的运动目标,在PTZ参数的控制下,PTZ相机能准确指向目标进行二次高分辨率成像,目标在PTZ图像中的位置和大小合适,达到预期的设计目标。     

基于片光的货车侧面防护栏安装尺寸测量

提出了一种基于片光的货车侧面防护装置安装尺寸的测量方法;将线激光光源和摄像机固定在线性传动机构上,通过装置的线性移动,使激光光束在货车侧表面上产生移动,并用相机采集运动过程中的图像,利用激光三角法原理,对采集到的时序图像进行处理,实现对货车侧表面轮廓的三维重建,从而实现对货车侧面防护装置安装尺寸的测量;该方法避免了在普通视觉二维测量过程中,由于防护栏与前后轮胎不共面而造成的测量误差;通过对搭建的实验平台进行的研究表明,测量误差小于1 mm,远小于原二维测量方案测量精度10 mm,完全满足系统设计的要求。     

一种电网高压线激光测量系统

主要介绍电网高压线接触网激光测量仪的研制,它利用CCD作为成像器件来观察目标,利用电子分划来代替激光点,从而克服了现有测量仪的一些缺点.激光测量仪采用0.635μn波长的激光作测量激光来实现测距;高性能的CCD作为成像接收器件避免了传统的靠人眼来瞄准测量的缺点,解决了人眼的疲劳问题.详细叙述了测量系统的组成和测量原理,详细分析了系统的测量数学模型和测量误差,并对铁路接触网主要测量参数的不确定度进行了分析和评定.     

基于机器视觉的带送煤炭体积测量方法研究

在分析现有带送煤炭动态计量方法特点及其应用现状的基础上,针对激光胶带秤计量精度较低的问题,提出了一种基于机器视觉的带送煤炭体积测量方法。该方法采用三角测距原理建立体积测量模型,通过一套适合于煤矿环境的图像获取装置完成图像采集;利用基于梯度优化的快速骨架抽取算法获取激光条纹中心,并基于距离阈值插值算法实现激光断线修补;通过计算激光条纹中心偏移量,根据体积测量模型实现煤炭体积测量。试验结果表明,该方法的体积测量误差低于常用激光胶带秤,更适用于带送煤炭动态计量。     

基于热释电传感器的时间差测距改进算法

通过测量热释电信号峰—峰值的时间差,可以计算目标到探测器之间的距离。当目标人员垂直穿过热释电传感器探测视场时,能够很好地测得距离的大小。而对于目标人员斜切进入探测视场时,现有的方法就出现了较大的误差。因此,在实验的基础上,对原有测距算法进行改进和修正,实现了人员目标30 m范围内以60°角斜切进入探测视场的有效测量,拓宽了时间差法测距的适用范围,具有较好的应用价值与市场前景。     

激光三角法测距传感器的参数优化

为了使激光三角测距传感器适应漫反射较弱的光滑被测表面,提高测量精度,分析了工作角取值对漫反射光采集的影响,以及成像系统参考点处垂轴放大率与光学分辨率的关系,对传感器的结构参数进行了优化.实验结果表明:对于表面粗糙度Ra小于0.8μm的被测面,工作角取值不应大于40°以保证成像质量;在成像良好的情况下,参考点的垂轴放大率越大,系统测量精度越高,实验系统在60 mm工作距下测量误差小于5μm.     

基于KL25的高精度无盲区超声波测距系统

在双探头近距离的超声波测距系统中,存在着测量精度不高的问题,并且距离越近误差越大,在测量距离小于10 cm时,由于探头之间的相互影响,将导致无法测量该段距离。本系统根据超声波传播过程中的叠加原理,通过分析探头之间干扰波与从被测物反射的回波的相互叠加,从而消除在近距离测量时的测距盲区。在发射和接收探头之间距离不同时,分析其对测量误差的影响,选择最理想的探头放置距离,并且结合温度对声速传播的影响,设计出近距离高精度无盲区超声波测距系统。     

新型移动机器人激光测距雷达的研究

研制了一种新型的基于激光结构光三维视觉技术的移动机器人模块化测距雷达样机,并提出了多平面靶标的转轴现场标定方案,为实现其对周围环境的扫描测量,首先标定线激光器与网络摄像头的相对位置,利用三角法测量激光交线到摄像头光心的距离。然后标定舵机转轴与摄像机的相对位置,并将旋转的激光交线坐标,统一到一个世界坐标系下,实现扫描测距。三维测量实验中,相对误差0.31%,系统测量误差小于4%。实验证明该样机测量精度高,成本低,具有广阔的应用前景。     

基于XGboost的线路覆冰测量中激光测距的误差研究

电力线路覆冰测量对于冬季除冰保电供给具有非常重要的意义,本文通过分析线路覆冰测量过程中使用激光测距方式测量距离时将会产生测量误差的情况,通过实验对电力线路覆冰测量过程中的误差进行分析研究,进一步确定误差因子。然后整理相关误差影响因子,利用XGboost算法建模对激光测距计算模型进行优化,对误差进行合理修正,最终提高了激光测距仪在电力线路覆冰测量过程中的距离测量精度。     

Optimizing PTZ camera calibration from two images

In this paper, we address the problem of calibrating an active pan–tilt–zoom (PTZ) camera. In this regard, we make three main contributions: first, for the general camera rotation, we provide a novel solution that yields four independent constraints from only two images, by directly decomposing the infinite homography using a series of Givens rotations. Second, for a camera varying its focal length, we present a solution for the degenerate cases of pure pan and pure tilt that occur very frequently in practical applications of PTZ cameras. Third, we derive a new optimized error function for pure rotation or pan–tilt rotation, which plays a similar role as the epipolar constraint in a freely moving camera, in terms of characterizing the reprojection error of point correspondences. Our solutions and analysis are thoroughly validated and tested on both synthetic and real data, whereby the new geometric error function is shown to outperform existing methods in terms of accuracy and noise resilience.     

基于半镜面靶标的无重叠视域相机全局标定

针对智能无人车、监控等多相机全局标定问题,往往存在无重叠视域或无法单向观测的情况,因此本文提出了一种基于半镜面平面靶标的多相机全局标定方法。该方法首先完成了单相机的内参数标定,然后固定点激光器并投射光线到第一个相机c1视场内并进行散斑点的观测,接着利用半镜面平面靶将光路反射到第二个相机c2视场内并观测散斑点像,由于单相机自身的内外参数已经标定,因此可计算得到反射光路的直线方程,最后根据直线的方向向量可计算全局坐标系的转换矩阵 和平移向量 。仿真和实验的结果表明,所提方法在500mm-1200mm距离,相机视域 范围内,其标定误差为0.36毫米。相对于现有方法,本文所提方法具有更广泛的适应性,可针对多相机复杂视场结构完成标定,同时具有设备简单、操作方便、计算简便等优点。     

双摄像机协同人脸鹰眼检测与定位方法

现代视频监控系统需要获取大范围场景中感兴趣目标的清晰图像,这在目标距离较远并且不断移动时单纯采用摄像机调焦方式通常有一定的困难。为了获取宽范围监控场景中远距离行人的主要面部特征,采用广角静止—窄视场运动双摄像机协同工作方式可以同时获得远距离目标的全局和细节信息。首先采用改进的Codebook背景减法从广角摄像机中检测运动目标,然后指引运动摄像机近距离跟踪观察;若行人停止运动,则利用运动摄像机对其进行放大,然后从中检测人脸,并将人脸置于视野中心放大得到清晰图像。当行人再次运动时,广角相机将初始位置再次传递给运动摄像机,由其再对行人进行跟踪。通过实验室内和室外真实场景的实验表明,广角相机的检测算法具有一定的鲁棒性,运动相机能跟踪放大行人人脸图像,算法运行速度满足实时性要求。     

用于空中加油的激光测距与双目视觉融合算法

依据空中加油自动对接阶段的高精密测量需求，设计了双目视觉与激光测距融合的测量系统。分别分析了双目视觉与激光测距的误差和系统实时性，采用二维摆镜结合激光测距机测距，解决多传感器融合的时滞问题。并提出数据融合算法，利用双目视觉粗测的三维信息，调整摆镜使激光测距机精测距离，依据光路进一步修正该距离值，再依据空间几何关系修正双目视觉光轴方向的测量值，从而获取高精度的三维信息。多次试验结果表明：设计的融合算法能够使测量精度提升到10 mm/20 m，极大提高了自动对接的可靠性，为空中加油自动对接提供了一种新的高精度测量方法。     

一种用于视频监控的双摄像头系统实现

提出了一种新颖的用于视频监控的双摄像头系统,在此系统中全景摄像机与PTZ摄像机(云台摄像机)结合在一起,既能对大范围内的目标进行检测与跟踪又能对目标的详细图像进行捕捉。在全景摄像机获取的图像中进行运动检测,获取运动物体位置信息后利用PTZ摄像机对其进行检测分析,以实现二者的数据融合。设计了全景摄像机的反射镜面,对该双摄像头系统进行了标定,在实验室环境下的进行实验验证了系统的性能。     

Continuous localization and mapping of a pan–tilt–zoom camera for wide area tracking

Pan–tilt–zoom (PTZ) cameras are well suited for object identification and recognition in far-field scenes. However, the effective use of PTZ cameras is complicated by the fact that a continuous online camera calibration is needed and the absolute pan, tilt and zoom values provided by the camera actuators cannot be used because they are not synchronized with the video stream. So, accurate calibration must be directly extracted from the visual content of the frames. Moreover, the large and abrupt scale changes, the scene background changes due to the camera operation and the need of camera motion compensation make target tracking with these cameras extremely challenging. In this paper, we present a solution that provides continuous online calibration of PTZ cameras which is robust to rapid camera motion, changes of the environment due to varying illumination or moving objects. The approach also scales beyond thousands of scene landmarks extracted with the SURF keypoint detector. The method directly derives the relationship between the position of a target in the ground plane and the corresponding scale and position in the image and allows real-time tracking of multiple targets with high and stable degree of accuracy even at far distances and any zoom level.     

基于激光位移传感器的小转角测量方法研究

针对结构刚度测试中的转角测量问题,提出了一种新的小转角测量方法。采用激光位移传感器测量待测物体的切向线位移值,再通过几何关系将其转换成转角值。建立了包含4个因素的误差数学模型,分析了±1°的测量范围内各误差因素分别对测量结果的影响,结果表明：光斑距刻线标志偏距Δl对误差的影响较大。应用本方法,针对一异形构件进行了扭转刚度测试,当Δl上下限为±1 mm时,测量误差在2%左右,验证了本方法的有效性和准确性。     

PTZ摄像机跟踪运动目标的智能控制算法的研究

针对传统的PTZ摄像机跟踪运动目标时依靠人工操作,无法连续、实时动态跟踪,甚至导致跟踪失败的缺点,提出以HSV颜色直方图作为模型特征,通过Camshift算法和卡尔曼滤波器实现运动目标的定位和预测补偿,运用闭环控制机制自动调节云台的转动和镜头的变倍,提高了系统的实时性。通过Android智能手机手动调节云台和镜头,配合自动跟踪系统,使跟踪效果更准确。结果表明:该方法是可行的,具有控制简单、定位准确的优点,能提高目标跟踪的实时性和可靠性。