一种移动视觉测量系统的建模及标定方法

针对一种立柱式二维移动视觉测量系统,提出了其数学模型的建立和标定方法。分析了测量原理和系统组成,并通过对运动定位和摄像机成像的独立建模,构建了符合测量原理的整体数学模型。标定时,在完成对定位误差等13项几何误差标定的基础上,通过移动摄像机使圆孔靶标的像平均分布在摄像机的像面上,根据靶标的工作台位置、像点坐标、以及测量时对应的运动机构移动量,利用最小二乘非线性拟合方法实现对摄像机成像模型参数的标定。实验结果表明:经建模和标定后,测量平均误差为1.8μm。利用该方法进行移动视觉测量系统的建模和标定,可以有效地保证系统的测量精度。     

无位姿约束的线激光视觉传感器参数标定

针对现有线激光单目视觉传感器参数标定方法中靶标移动需要精密机械控制或可自由移动靶标摆放位姿受约束等不足,提出一种靶标可自由移动且摆放位姿无约束的新标定方法.根据靶标特征点的成像点所构成向量簇的叉积方向集合的射影不变性,对成像点排序,建立靶标特征点与其成像点的对应关系;由光刀中心拟合直线与靶标特征点的成像点所构成包络求交,提取光平面特征点,并根据交比不变原理计算其三维坐标;最优化拟合计算单目摄像机内外参数及线激光投射器光平面参数,实现传感器参数的精确标定.试验表明,该标定方法操作自由、步骤简便,具有较理想的标定精度.     

大视场线结构光视觉传感器的现场标定

针对大视场线结构光视觉传感器的现场标定,提出了一种基于自由组合一维靶标的标定方法。自由组合多个一维靶标并固定,其中每个一维靶标至少包含3个共线特征点。靶标在传感器测量空间内自由摆放至少两次。以一维靶标两两之间夹角恒定为约束求解摄像机内部参数;由一维靶标消影点性质和特征点之间距离约束,求解各特征点在摄像机坐标系下的空间坐标;根据交比不变计算光平面与各一维靶标交点的摄像机坐标,拟合出光平面方程。实验表明,该方法可获得与平面靶标相当的标定精度,具有靶标加工容易、精度高、摆放次数少的特点,适合大视场线结构光视觉传感器的现场标定。     

基于共面点的摄像机线性标定法

提出了一种线性求解摄像机内外参数的方法。通过分解参数确定相机主点坐标和纵横比,利用径向平行约束求解大部分的外参数,再引入新的畸变模型线性求解其余内外参数。该法特点是采用共面点标定物,且不需摄像机做任何运动就可以实现全过程的线性标定。既避免了非线性优化的繁琐和不稳定,也解决了其它线性法中部分内参数的标定问题。两套实验结果误差分别为0.3391pixels和0.6004pixels,表明该法具有较高的精度,是一种简单、有效、实用的标定法。     

双摄像机靶标成像视觉坐标测量方法研究

提出了一种利用手持式靶标实现双目视觉三维坐标测量的新方法,以靶标作为成像目标,利用靶标与被测面接触,通过分析靶标上已知特征点的成像变化,实现与靶标接触点的三维坐标测量,这一测量新方法,可以实现视觉系统外部参数测量中的自标定,并能实现遮挡点的测量,研究中利用空间透视变换建立了这一方法的非线性测量模型,介绍了基于Newton非线性迭代的测量方程的求解方法,以矩阵分析理论为基础,讨论了影响测量方程求解的因素,并提出了方法中重要部件手握式靶标上特征点分布的基本约束条件,通过数值计算分析了图像处理误差、有效焦距和基线标定误差对测量方法的影响,实验结果验证了理论分析的正确性和应用的可行性。     

基于成像测量的车辆前照灯配光屏幕标定方法

根据基于面阵CCD摄像机成像测量的车辆前照灯配光性能测试系统的特点,提出一种成像测量与图像处理相结合的车辆前照灯配光屏幕照度测试靶标标定方法。该方法直接利用车辆前照灯配光性能成像测试系统对车辆前照灯配光屏幕上不同照度测试位置处分别放置的直线靶标进行成像,获取各直线靶标图像。在图像处理中,采用图像差分法及二值化方法提取各直线靶标,通过对各直线靶标的细化操作,获得各单直线图像,最后,采用本文提出的“粘贴”和“裁剪”方法将各单直线图像融合成一幅车辆前照灯配光屏幕照度测试位置靶标图像。该标定方法不仅能在车辆前照灯配光性能成像测量中使配光屏幕上的照度测试位置用照度测试位置靶标图像中对应的成像位置来定位,而且还能保持配光屏幕的均匀反射率特性。因此,该标定方法有利于实现配光屏幕上各处照度的同时成像测量。实验结果得出:文中标定系统的标定准确度为93.53%,符合车辆前照灯配光性能测试的要求。     

回转类锻件视觉测量系统自标定

针对回转类锻件视觉测量系统标定问题,本文提出了一种基于被测对象自约束特征的系统参数自标定方法。首先,利用筒类锻件和支撑轴的回转特性,通过共轴截面曲线圆环点和极线约束建立摄像机系统内参数约束方程,求解测量系统所有内部参数。其次,在求得的内参数矩阵的基础上,通过锻件回转轴和截面图像的成像特点建立测量系统外参数方程,求解测量系统外部参数。实验结果表明,该方法只需利用被测对象自身几何约束,不需任何标定板和标定块,标定过程简单有效。     

基于卡尔曼滤波的摄像机标定方法

本文提出了一种基于迭代扩展卡尔曼滤波的摄像机标定方法.将二维平面靶标图像上的特征点看作是匀速运动的点,以观测到的特征点图像坐标和对应世界坐标作为滤波器的输入,摄像机内外参数的估计值作为滤波器的输出,根据迭代扩展卡尔曼滤波算法得到摄像机内外参数的最优估计.通过仿真和真实实验,结果表明,对于有限数量的平面靶标标定图像数据,该算法具有较高的标定精度和较好的鲁棒性.     

一种实用的双目显微镜视觉系统标定设计

本文针对显微镜光路复杂对三维物体的放大倍数过大使得采集的图像样本不理想的情况,将双目视觉系统的标定原理与显微系统产生的虚拟双目成像原理结合,提出了一种双目显微小孔成像模型。深入分析了显微摄像机系统的标定及畸变模型,然后,根据张正友的平面模板标定方法和Brown的方法,提出了一种双目标定算法,求解了摄像机内外参数和非线性畸变参数。最后结合Bouguet算法对图形进行校正,通过实验验证了本文所提方法的有效性。     

利用齿形靶标标定线结构光传感器结构参数的新方法

本文建立了线结构光传感器数学模型，并在基础上提出了一种新的、高准确度的线结构光传感器结构参数的标定方法，该方法利用简单的齿形靶标的一维移动，以确定交平面与摄像机间的位置关系。     

An efficient camera calibration and optimisation method based on orthogonal vanishing points

A more efficient camera calibration and optimisation method based on orthogonal vanishing points is proposed. After extracting corner points on the calibration images by using the Harris algorithm, some parallel lines are fitted via the least square method. The Levenberg–Marquard (L–M) algorithm is used to find out the optimum vanishing points. The intrinsic parameters are solved on the basis of the orthogonal vanishing point characters. The enhanced Tsai’s method is designed to solve the extrinsic parameters. The minimum residue optimisation function is introduced to calculate the distortion coefficients and optimise all parameters globally. The feasibility and efficiency of the proposed method is illustrated by an experimental study. The method can be used to obtain high precision calibration parameters without the need of sophisticated mechanical devices. It has great potential to calibration cameras in the field of computer vision, 3D measurement, etc.     

用三线法标定车载摄像机的外部参数

根据摄像机透视投影原理,三条互不重合的平行线在图像平面上具有相同的消失点和不同的斜率。按照针孔成像模型,经过数学推导可以建立摄像机的外部参数与消失点和成像斜率之间的解析表达式,无需经过迭代和优化计算。实现过程只需要地面上有三条平行线,然后通过手工或自动的方式确定出这三条直线成像的交点和斜率,就可以标定出摄像机的外部参数。实验表明,该方法可以在不同环境下进行车载摄像机标定,方位角和俯仰角的标定误差小于百分之一弧度。     

一种摄像机自标定的线性方法

提出了一种基于空间共面直线从单幅图像进行摄像机自标定的线性方法.本方法结合工程应用实际,直接利用场景的直角信息,根据点的中心投影关系,推导直线的投影关系,基于平面上不平行的3条直线,由单幅图像线性的高精度的标定出摄像机内、外参数.算法用仿真实验和实拍图像都得到了精确、可靠的结果,在精度上明显优于基于共面点的算法.     

基于车道线斜率的车道偏离检测

针对结构化道路上运动车辆的车道偏离检测问题,采用单目视觉作为感知手段,分别从针孔模型下摄像机成像的空间几何关系和图像中车道线消失点的位置特点两个方面出发,推导出车辆直行情况下车道偏离率与两侧车道线斜率比之间的简单函数关系,该函数与摄像机内外参数无关。同时完成了在摄像机不同方向角下的车道偏离率测量试验,结果表明由于行车方向瞬时变化引起的摄像机方向角微小改变对车道偏离检测的影响可以忽略。道路现场试验结果表明,上述视觉测量方法得到的车道偏离率与手工实测结果相比,其相对误差小于5%。基于车道线斜率的单目视觉检测方法避开了繁琐的摄像机参数标定过程,达到了较高的车道偏离检测精度。     

摄象机参数高精度求解方法

提出了一种新的高精度的摄象机参数的求解方法，文章利用透视变换理论建立了摄象机数学模型，模型中考虑了摄象机镜头的径向畸变和切向畸变，首先利用牛顿－高斯非线性搜索方法求争摄象机畸变系数和一个中间矩阵，然后再从中间矩阵中分离出其它模型参数；     

一种基于三消隐点的摄像机自标定算法

提出了一种对摄像机进行自标定的方法.该方法是利用自然场景中三组两两正交的平行线所获得的消隐点之间具备的约束条件来实现标定的,并能够对获取的消隐点进行优化校正.利用该方法开展了实验研究,并与采用传统标定方法得到的结果进行了比较,结果表明本文所提出的算法具有较好的应用前景.     

Fast and accurate direction estimation of moving pedestrians

This work proposes a simple yet efficient way to estimate pedestrians flow direction based on videos from still cameras. It does that by localizing the extremities of head and feet of silhouettes and fitting them to lines. As the previous in three-dimensional space of these lines are parallel, their intersection point is the vanishing point. Using the computed vanishing point and two internal camera parameters, the horizontal direction of moving pedestrian is determined. Our method competes for the state-of-the-art methods and achieves a high rate accuracy for direction classification.     

交比投影不变原理在结构光平面拟合中的应用

文中简介了机器视觉研究中的一种编码结构光投影系统，在它的编码模板上具有很多的编码特征点，它们在模板的水平和垂直方向上分别构成多组共线的点，经投影后，这些点分别形成了纵向和横向的若干光平面，而这些光平面相对于投影系统三维坐标系的位置关系需要事先标定。在标定过程中需要若干组位于各光平面上的三维空间特征点，将这些点与光平面共同成像于CCD像平面上，再从图像中提取出它们的图像坐标，由共线投影不变性可知，三维特征点所在的直线与光平面所在的直线在CCD像平面上相交于若干点，然后利用代数射影几何中的交比不变原理就可将结构光平面与三维空间点建立对应关系，从而标定出各光平面的参数。文中给出了详细的实验步骤，列出了一些数据及图表，并对实验结果进行了说明。     

基于双光栅的平行度检测

为了对大型目标的平行度进行测量,设计并搭建了一套由双衍射光栅组成的平行度检测系统。采用两块衍射光栅正交组成光路,产生多条平行线作为基准线。通过照相机对参考线和待测目标进行拍照,对获得的图像进行处理,利用参考线的平行度偏差对目标所在平面的倾斜进行矫正,得到待测物的平行度测量结果。测量结果表明这种方法简单准确,满足测量精度高。