双目视觉测量系统摄像机外部参数标定研究

针对双目立体视觉测量系统中摄像机标定问题,讨论了基于标准长度的外部参数标定方法,选定了摄像机透视投影模型,采用双摄像机同时对放置于视场内的十字靶标拍摄多幅图像,得出了基于LabVIEW开发的摄像机标定方法.该方法利用了LabVIEW的开发环境,使用了数学工具包,将遗传算法与LM算法相结合,优化迭代获得摄像机外部参数,运算速度和精度大大提高.开发的模块可用于基于LabVIEW开发的工程软件进行高精度尺寸现场测量.在双目立体视觉测量系统标定结果基础上对标准靶进行测量,测量结果标准差达到0.1.     

双目CCD测距系统的高精度标定

为实现高精度的远距离被动测距,提出一种摄像机内、外参数以及双目CCD测距系统的标定方法.基于双目测距模型设计双目测距系统的机械结构,进行左右摄像机的单目标定,利用主点标定方法求出主点坐标,使用两步法线性求解摄像机的焦距、一阶径向畸变系数、旋转矩阵和平移向量,从而对高精度双目测距系统完成基线长、两摄像机光轴夹角和两像面相对位置的系统标定.实验结果表明,摄像机标定精度为0.582 6像素,双目测距系统的标定精度为0.208 mm,取得了较为理想的结果,此外,在300 m以内的目标实际测量精度高于0.28％,满足高精度双目测距的精度要求.     

基于共面靶标双目立体视觉传感器标定

根据双目立体视觉传感器的特点,提出了一种基于共面靶标的双目立体视觉传感器的标定方法.在不需要外部测量设备的情况下,通过共面靶标在平面上自由移动,获得靶标的标定点图像坐标,利用类似于Dr.Janne Heikkil(a)和Dr.Olli Silven所提出来的摄像机内部参数标定模型,采用线性和非线性结合的方法对双目摄像机进行摄像机内部参数的标定.试验结果表明,标定参数与出厂参数有一定的差异,但和实际情况还是吻合的,并且标定方法操作简便,切实可行.     

基于畸变校正的双目立体摄像机线性标定

利用透视变换原理建立双目立体摄像机数学模型,全面考虑了镜头的径向畸变和切向畸 变,提出一种线性求解摄像机参数的标定方法,改变了以往的摄像机标定依赖于非线性优化的缺点,避免了非线性优化的不稳定性.该标定方法在单摄像机模型的基础上,加入对双摄像机相对位置的确定,通过成像过程中坐标系之间的转换,较好地实现了双目立体摄像测量系...     

双目立体视觉传感器的现场标定技术

双目立体视觉传感器在机器视觉和三维测量中有着广泛的应用。其中测量精度是一个很重要的因素,尤其是在三维测量中,高测量精度的要求使得传感器的标定显得尤为重要。该文提出了一种双目立体视觉传感器的现场标定方法,不仅提高了标定精度,还避免了离线标定中大量的重复性劳动,同时也研究了摄像机镜头畸变的问题。实验结果表明,此方法能够得到满意的标定精度。     

基于一阶径向畸变算法的双目摄像机多位姿标定方法

双目立体视觉中在对物体进行三维测量或精准定位时,需要对摄像机进行标定以获得其内外参数。研究径向畸变摄像机模型,构造了基于一阶径向畸变（RAC）算法的双目摄像机内外参数线性求解公式。考虑侧倾角、旋转角、俯仰角以及透镜的主要畸变因素,修正了传统RAC标定法中只考虑径向畸变、部分参数需要先验值的缺陷。利用标定所得内、外参数进行了多位姿双目摄像机三维重构实验。实验结果表明,该标定方法重投影误差分布在[-0.3,0.3],动态识别结果与实际运行轨迹重合率为96%,对降低双目立体视觉三维测量误差率有积极性影响。     

一种双目视觉传感器的快速自标定方法

为克服传统的立体视觉传感器标定过程繁琐、不适应现场操作等弱点,提出一种基于本质矩阵求解的双目视觉快速自标定方法。该方法离线标定摄像机的内部参数,通过双目匹配的对应点,线性求解双目视觉的本质矩阵,快速地得到双目视觉传感器的各个外部参数。实验结果表明,该方法在精度上与传统标定方法相当,且标定过程快捷、方便,适合现场标定操作。     

双目立体测量系统标定及精度评价

摄像机标定是双目立体测量系统的基础,标定精度也最终影响着整个系统的测量精度。Zhang提出的平面模板标定法通过采用一种具有特征点的平面靶标来进行标定,操作简便,精度高。关于此方法,不同类型的靶标具有的特征点提取精度也不同,从而影响着摄像机标定精度。采用棋盘和圆点阵列两种类型靶标分别进行摄像机标定,然后利用标定结果进行三维测量,以三维测量精度作为标定精度评价依据。实验表明,相较于棋盘靶标,采用圆点阵列靶标进行摄像机标定,将会获得更高的标定精度。     

基于双目视觉的移动机器人空间测距研究

空间测距是移动机器人实时避障和路径规划的基础.研究了移动机器人双目摄像头由一般布置形式变换到标准布置形式进而实现空间测距的方法.首先对摄像头进行标定(对双目摄像头进行立体标定);然后基于标定结果对摄像头一般布置下所获得立体图像进行极线校正,并得到校正后新的摄像机相互位置参数;最后基于已校正图像和新的位置参数实现移动机器人移动过程中深度与特定目标空间尺寸测量.实验结果证实了本文方法能获得比较精确的测量结果.     

新型单摄像机镜像双目视觉传感器的研究

通过分析玻璃厚度激光折射测量原理误差,并以双目立体视觉传感器三维测量模型为基础,提出一种自动补偿玻璃板上下表面倾斜的单像机双目视觉传感器模型.变传统的双CCD摄像机结构为单CCD摄像机结构,加装一组对称光学反射镜,镜像出一对虚拟摄像机,可在同一个CCD像面上采集到存在视差的两幅图像,从而消除玻璃板上下表面倾斜角引起的系统误差;建立了标定数学模型,并确定视觉传感器测量模型的标定方法.     

双目视觉测量传感器研究

研究了按照激光三角测量原理由 1个线激光器及 2个CCD摄像机组成的双目视觉测量传感器。探讨了 2个CCD摄像机的摆放位置及其对测量精度的影响,确定了其几何参数。在此基础上,论述了其工作过程,包括其标定方法、标定过程、扫描图像采集、特征提取、特征匹配及三维数据生成。该双目视觉测量传感器配合扫描机构(如三坐标测量机 )即可对物体进行非接触式三维激光扫描测量,其测量速度快,精度比较高,可以应用于逆向工程领域。     

用于交会测量的摄像机标定系统设计

介绍了一种简易的摄像机立体标定系统的设计方案,主要应用于多CCD交会测量技术中,可以完成单个摄像机的标定、多个摄像机之间的立体标定和标定精度评估等功能.建立了包含透镜径向畸变和切向畸变的摄像机成像模型,采用两步法求解摄像机参数,最后通过交会测量得到的多个棋盘格的边长与实际边长的误差量来衡量摄像机标定的精度.该系统不要求使用者具有专业的3D几何知识,速度快,成本低,而且可以达到很高的精度.     

一种基于工业相机的距离测量系统

基于双目视觉的基本原理,运用视差法,设计了一个距离测量系统,该系统通过两台高精度数字工业相机,能对一目标距离进行检测。系统首先通过工业相机获取图像,利用标定算法对工业相机内部参数进行标定,之后选取目标点输入并进行距离测算,最终输出目标点距离结果。实验结果表明,该系统能够较好地完成对物体的非接触式测量。     

Camera calibration for a mobile robot prototype

Stereovision is an effective technique to use a CCD video camera to determine the 3D position of a target object from two or more simultaneous views of the scene. Camera calibration is a central issue in finding the position of objects in a stereovision system. This is usually carried out by calibrating each camera independently, and then applying a geometric transformation of the external parameters to find the geometry of the stereo setting. After calibration, the distance of various target objects in the scene can be calculated with CCD video cameras, and recovering the 3D structure from 2D images becomes simpler. However, the process of camera calibration is complicated. Based on the ideal pinhole model of a camera, we describe formulas to calculate intrinsic parameters that specify the correct camera characteristics, and extrinsic parameters that describe the spatial relationship between the camera and the world coordinate system. A simple camera calibration method for our CCD video cameras and corresponding experiment results are also given. This work was presented in part at the 7th International Symposium on Artificial Life and Robotics, Oita, Japan, January 16–18, 2002     

双摄像机模组的组合式标定和校正方法

提出了双摄像机模组的组合式标定和校正方法,能够将传统的标定和校正2道工序合并为1道工序,不需要借助于外部测量设备,仅利用双摄像机同时对目标模板拍摄的1幅图像,即可实现双摄像机模组的标定和校正。先基于交比不变性计算摄像机的径向畸变系数,将摄像机畸变成像模型转换为线性模型,利用线性模型分别对2个摄像机进行标定;然后计算2个摄像机之间的位姿偏移参数,调节右摄像机位姿,进行双摄像机之间的位姿校正;最后标定2个摄像机之间的位姿参数。实际应用结果表明,所提出的双摄像机模组校正和标定方法,校正和标定精度高,缩短了工艺时间,提高了工艺效率,能够满足双摄像机模组封装生产工艺的要求。     

机器视觉二维反求测量系统的研究

对机器视觉二维反求测量系统进行了研究，以实现二维复杂平面边缘尺寸的数字化录入；采用虚拟网格技术实现大场景下的测量标定；利用双CCD分区域获取图象，通过设置规则参照物、数据拼接等数据处理提高测量精度；提出了利用8～链码的“链差”确定转折点，用“变长度虚拟直线”判断线型实现图形矢量化的方法;数据输出采用通用的DXF文件格式实现与CAD软件的接口;研究结果表明，该系统能够应用于二维复杂平面边缘的反求测量。     

HJ-1星CCD相机场地辐射定标与真实性检验研究

为了满足HJ-1星遥感数据定量化应用的需求,2008年10月中旬,以敦煌定标实验场为地面目标,采用反射率基法对HJ-1A和HJ-1B星的CCD相机开展场地绝对辐射定标,以确定CCD相机响应的变化,并对得到的定标结果进行了误差分析。同时利用非定标同日的敦煌场和贡格尔实验场的CCD星地同步数据得到的表观辐亮度作为标准值,对定标系数进行真实性检验研究。结果表明,定标系数模拟出的CCD表观辐亮度与标准值非常接近,误差均小于3%。研究表明:此次定标实验的结果精度高,并将两次同步数据的定标系数平均值作为定标系数结果,为CCD相机定量化应用研究奠定了良好基础。     

基于数字CCD相机的高速图像采集系统

介绍了一种基于线阵CCD相机的高速数据采集的方法和系统,该系统采用双CCD相机进行布站并对过靶物体进行拍摄,通过图像采集卡实现计算机对CCD相机的控制,并且完成数据的采集和存储,能够成功运用到高速运动物体的空间位置和速度检测方面,经试验,其实时性和高精度性能使其很好地应用到靶场的立靶精度试验中,极大地提高了靶场试验效果。