基于二维图像的三维几何参数测量研究

针对目前二维图像测量三维几何参数时,环境因素影响大、拍摄角度受限、测量不准等问题,提出一种基于单相机标定图像,通过坐标系变换矩阵来实现测量三维参数的方法。首先借助图像标定物获取二维图像,运用图形辅助计算工具对二维图像进行处理,然后利用单应性转换法对相机标定,最后根据坐标转换关系推导出的计算公式求出图像对应的三维坐标信息。实验结果表明,测量误差小于3%,满足一般测量精度要求。     

采用立体标定板的鱼眼相机快速标定方法

针对目前鱼眼相机标定过程繁琐的问题,进行了鱼眼相机快速标定方法的研究。设计了一种由三块黑白棋盘组成、带有红色边界线的立体标定板;对标定图像依据棋盘所属平面进行图像分割,并对每部分分别检测角点,建立二维图像坐标与三维世界坐标的映射;选用折反射成像模型,提出了适用于立体标定法的参数求解方法。进行了该立体标定法与常用平面多图标定法的对比实验,通过图像畸变校正效果和图像坐标逆投影至世界坐标的精度,验证标定精度。实验表明:立体标定法可以实现与平面多图标定方法同样高的标定精度,且具有较好的鲁棒性;同时该标定法极大简化了标定操作流程,缩短了标定时间。     

基于径向约束的CCD相机标定参数的整体优化

提出了基于径向约束的CCD相机标定的模型参数非线性整体优化的方法.利用Harris算法检测标定板的各角点图像坐标,保证了标定板角点的稳定性和可靠性;进行RAC(radial alignment constraint)两步法标定,并用Levenberg-Marquardt算法对通过径向约束标定得到的所有相机模型参数进行非线性整体优化,提高了相机参数的标定精度.实验结果表明.该方法标定精度高,能明显减小各种误差对CCD相机标定的影响,提高了机器视觉三维测量的精度.     

双线阵CCD交汇测量中的自动标定方法

针对CCD交汇测量系统中的初始标定困难、繁琐、重复误差等缺陷,提出了一种基于测量模型的自动标定方法.根据交汇测量原理,建立了测量系统的数学模型,并推导出自标定的模型.在相机焦距、倾角、光心坐标已知条件下,通过分析标定中各参量的函数关系,可利用线阵相机像元确定测量位置,精度可达到4 mm.     

基于Matlab的摄像机标定方法研究

摄像机标定的目的是建立三维坐标与二维图像坐标之间的对应关系,由摄像机拍摄的二维图像通过计算和实验得到物体的三维坐标值.基于摄像机的针孔模型,阐述了摄像机的标定原理和引起摄像机畸变的原因,在Windows系统下利用Matlab的摄像机标定工具箱进行了平面标定模板的角点提取和校正并给出了标定摄像机的参数表.实验表明,该标定方法和标定过程标定精度高、易于实现.     

基于双目视觉的L型板几何参数测量研究

机器视觉在智能制造领域应用越来越广。文章提出一种基于双目视觉模型对L型板几何参数测量的方法。首先对双目相机标定,获取内外参数,然后对比边缘检测算法,采用Sobel算法对L型板图像进行处理,最后基于三角测量原理提取工件特征点的三维坐标,计算出L型板的几何参数。实验表明,该算法测量误差低,能够满足实际需求。     

双目立体视觉三维重建技术

使用两台CCD相机采集目标物体的二维图像,并对相机进行标定,产生类似于人类的视差效果。再对二维图像进行立体匹配及深度信息的提取,最终完成目标物体的三维重建。     

焊缝视觉跟踪系统中标定算法的研究

针对TIG焊焊缝视觉跟踪系统的标定问题,基于光学成像的几何原理,通过CCD摄像机获取焊接区熔池图像,经图像处理后,将其转化成图像目标坐标矩阵,以转换后的目标矩阵为初始矩阵,确立了一种可以完成4种坐标相互转换的数学模型,以此数学模型可以完成三维世界坐标与二维图像坐标之间的相互转换．将研究结果应用于铝合金TIG焊过程的质量控制,保证了焊接过程的稳定,实现了对铝舍金TIG焊焊缝成型的良好控制．     

一种基于数字图像的空间测距算法及仪器研发

根据相机小孔成像原理,建立基于数字图像的空间测距数学模型,利用双目相机采集被测物在空间坐标系的平面图像信息(像素坐标),标定相机内外部参数,确定像素坐标系、图像坐标系、相机坐标系和世界坐标系之间的关系,通过平面图像上的像素坐标计算被测物两点之间的空间距离。按照便携式、低功耗、兼容性的原则,研制基于数字图像的空间测距仪器,设计仪器的图像采集、数据传输、数据交换、数据处理模块。实验证明基于数字图像的空间测距仪器的测量误差小于1%,在机器人视觉、非接触工程测量、智能制造等领域具有广泛的使用价值。     

三维动态人脸图像的高精度填充重构算法设计

现有的图像重构算法未进行立体匹配处理,导致重构的图像与原图像相比在细节方面差距较大,甚至出现失真.为此,进行了三维动态人脸图像的高精度填充重构算法设计.采集二维人脸图像,进行相机标定、图像灰度化、图像滤波等预处理;利用算子提取人脸图像特征点并根据特征点分布进行立体匹配;对立体匹配后的特征点进行划分,得到人脸特征网格组成的三维模型;将二维图像中的纹理映射到三维模型上,实现三维重构.结果表明:所设计的算法减少了重构图像与原图像在细节上的差距,解决了重构图像的失真问题.     

基于计算机视觉和测量平差理论的相机标定

以计算机视觉中顾及径向和切向畸变的针孔模型为基础,引入测量平差理论,建立了基于计算机视觉和测量平差理论的相机标定数学模型,并以液晶显示屏棋盘格网作为相机标定参照物,以Microsoft Visual Studio为开发平台,利用MFC结合OpenCV编制了相机标定软件Camera Calibration 1.0。通过对数码相机Canon 5D Marx II的标定试验及与近景摄影测量商业软件Lensphoto的对比试验,得出标定参数的精度在±1pixel内,验证了所建相机标定模型的正确性和相机标定软件Camera Calibration 1.0的可靠性,且利用所建相机标定模型实现了对标定参数的精度评定,从而克服了传统计算机视觉中只计算像点坐标重投影误差的单一精度评定方法的局限。最后,将研究成果用于长春市杨家沟采石场边坡结构面信息的勘察实践,获取了采石场边坡大量随机结构面的迹线和产状信息,为基于随机动力学的边坡稳定性评价提供了详实的基础数据。研究成果还可用于以非量测相机作为传感器的其他生产及科研工作。     

基于双目视觉的探针姿态检测

针对微操作中针类末端执行器姿态检测的问题,设计了一种基于双目视觉的姿态检测系统。结合探针在空间坐标系与二维图像之间的空间位置转换关系,得到二维图像与空间坐标系的映射矩阵,并且消除图像畸变,得到校正后的图像;针对探针图像中目标特征不明显的问题,提出一种将仿射变换矩阵与探针几何学特征相结合的方法,成功提取了图像特征点进行匹配,得到一系列中轴线上点的三维坐标;采用最小二乘法拟合直线,得出探针的姿态向量。实验结果表明:利用两个CCD相机构成的双目立体视觉系统能快速、精确地检测针类装配端的三维姿态,实验误差在±0.3°范围内,适用于通过机器视觉引导工业机器人进行微操作。     

快速获取三维图像方法

阐述了基于光谱分析的快速获取图像中各点三维坐标的方法原理,主要讨论实现该方法的颜色分类技术,即将图像颜色按立体划分为亮度,色调,饱和度和标定技术,即确定空间颜色面的方程     

缸盖缺陷检测系统线阵相机现场标定方法

为检测某型号发动机缸盖表面缺陷,需获取缸盖表面的精确尺寸,本文设计了发动机缸盖表面视觉检测设备,应用该设备平台针对线阵相机中的镜头畸变提出了一种新的标定方法。首先,根据测量精度要求,设计缸盖视觉检测设备,利用高精度的设备平台确定线阵相机测量高度和成像角度;然后,通过建立的线阵相机成像的数学模型,忽略畸变情况下,在中心光轴处求得相面中心坐标,并利用最小二乘法求得相机内外参数;最后,考虑镜头畸变,建立畸变数学模型,利用最小误差法对镜头畸变参数标定。实验结果表明:该方法提高了相机的测量精度和稳定性,校正后图像的最大变形量不高于±0.25Pixel,测量平均误差为0.356%,可满足实际工程需要,具有较高的实用价值。     

基于激光单目视觉系统的焊缝提取

将激光单目视觉传感器固定在ABB机器人上组成视觉系统,用Matlab标定工具箱实现了对摄像机参数的高精度标定,与机器人示教器结合对机器人进行了手眼标定;利用视觉系统采集焊缝图像,对获得的图像进行图像处理和特征分析,并提取计算机图像平面上焊缝特征点的图像坐标.根据摄像机内外参数、机器人的手眼关系以及焊缝的特点提出一种简便的方法将二维平面坐标转化为三维坐标,用Solidworks还原出焊缝的三维模型,提取焊缝中心线信息进行焊接实验,结果表明焊接精度满足实际要求.     

机器视觉中彩色伪随机编码投影系统及标定

为了研究基于三维场景单幅二维图像的不标定欧式重构理论,需要构造一个编码投影系统,并预标定出其相关参数,依据伪随机彩色编码的原理,代数射影几何中的交比不变性质,以及被视为逆向照相机投影系统的标定数学模型,提出了投影系统的标定步骤和方法．将一幅伪随机编码图案与投影系统相结合,构造了一种新的视觉投影系统．标定实验表明,由此系统将伪随机彩色编码图案投射到靶标空间,利用CCD照相机拍摄其图像,进行图像的特征点提取和数据处理后得到了投影系统的参数。     

激光跟踪三维坐标测量系统中猫眼光学误差的测量

在基于多边法的四路激光跟踪三维坐标测量系统中,猫眼逆反射器的光学误差是影响系统自标定和坐标测量精度的重要因素.对猫眼逆反射器的光学误差进行了分析和测量,介绍了测量原理、测量装置及相应的数据处理方法.实验结果表明,被测猫眼的最大光学误差约为4μm.     

视觉测量系统标定过程中的高精度图像特征提取

在便携式应变测量系统中,相机标定过程是必须而且关键的一个步骤,针对系统中使用的立体标定模板,建立了一种获取标定图像特征的高精度提取算法.首先经过图像预处理和连通性分析等步骤,对标定特征进行初始的分割和定位,然后采用经典的直线检测方法确定直线特征,计算直线之间的交点做为标定特征点,采用圆形标记编码确定标定平面位置,建立标定特征点图像坐标和空间坐标之间的对应关系.对模拟图像和真实图像进行了处理,通过对大量实测图像进行测试标定实验,结果表明本文方法性能稳定可靠,能够满足测量的需要.     

视觉测量中被测标记点像面坐标检出方法的研究

基于视频技术的非接触三维检测技术中，需要准确地获知被测标记点的ＣＣＤ像面坐标值，针对具体型号测量任务中出现的问题，给出了图像处理过程，并针对十字刻线中心点像面坐标的获取提出了三种不同的方法，对这几种方法进行了比较，并给出了测量系统所采用方案的实际处理结果。     

结构光三维测量系统的点云精度分析

点云质量是结构光三维测量系统中一个非常重要的部分,通过对单片点云的精度和点云拼接的效果两个方面对点云质量进行评价。首先由相片的参数和标定板上标志点的像点坐标计算出标志点的三维坐标,与重构出的点云进行比较计算空间点精度;通过对标定板进行重构进行平面度误差分析;再将各片点云用专业的拼接检测软件进行拼接,生成误差和精度报告。反复实验表明,采用PHOTOSCANSHOP结构光三维测量系统获取的单片点云有较小的误差,整体拼接能达到较好的效果。