一种新的棋盘格图像角点检测算法

鉴于棋盘格图案在摄像机标定中有着广泛的应用,因此为了对边缘模糊的棋盘格图像进行在线标定,针对目前棋盘格图像角点检测算法的局限性,提出了一种可以自动实现的棋盘格图像角点检测算法,该算法是利用周围图案对称和灰度值对比明显的独特性质,设计了由对称算子S和方差算子V组合而成的角点检测算子--对称方差算子（symmetry and variance）,简称SV算子.该算子不仅构思巧妙、易于实现、计算量小,而且对棋盘格图像的旋转变换和亮度变换具有鲁棒性和抗噪能力强的优点.实验结果表明,该算子对边缘模糊有良好的适应性,适用于摄像机的在线标定.     

一种棋盘格靶标不完整角点识别的修正算法

针对Hessian算子在棋盘格角点检测过程中边缘局部区域角点检测失败的问题,提出一种恢复角点识别的修正算法.首先基于坐标极值法自动识别棋盘格极点及边缘包络点,提取可以完整检测到所有包络点的2条边缘线上各自首尾及中间3个特征角点;然后利用交比不变原理求出边缘线上的消失点,并依据消失点原理求出未检测到的极点;最后根据四极点图像坐标与世界坐标的单应性关系重投影得出所有角点坐标.实验结果表明,与常用棋盘格角点检测算法相比,该算法具有较强的鲁棒性,处理过程可自动实现,在摄像机标定的应用上具有较高的实用价值.     

自适应的Harris棋盘格角点检测算法

针时摄像机标定中的棋盘格角点检测问题,分析了Harris角点检测算法局限性,综合考虑了多个参数对角点提取的影响,根据每个参数影响程度的不同采取分步调整策略,实现棋盘格角点的自适应检测算法.该算法计算量小、易于实现,提高了运算效率,有效避免了角点聚簇和角点分布不均的角点空缺现象的产生.实验结果表明,该算法对摄像机各种畸变情况下的棋盘格角点可准确提取.     

针对棋盘格角点快速检测的一种新方法

棋盘格图像在摄像机标定及视觉检测中有着广泛的应用。针对目前棋盘格图像角点检测的局限性,提出了一种棋盘格图像角点快速检测方法。该方法是利用存在过渡区和角点处灰度分布的独特性质,设计了环形检测方法。仿真及实测实验结果表明：该方法实时性强,对棋盘格图像的旋转变换、亮度变换和边缘模糊具有良好的适应性;与经典Harris角点检测算法相比,易于实现、计算量小。     

一种高效的视觉导航摄像机标定方法

针对移动机器人视觉导航中的摄像机标定问题,提出一种高效的摄像机标定方法。考虑透镜畸变的影响,利用Hough变换提取矩形棋盘格的角点,求出摄像机参数初始值,运用Levenberg-Marquardt算法对初始解进行非线性迭代优化。通过重投影方法将求出的角点重新投影到矩形棋盘格像平面上,并与原提取的角点相比较,分析产生位置误差的原因。实验结果表明,该方法抗噪声能力强,对实验条件要求相对较低,标定精度满足移动机器人实际导航的要求。     

一种自动、快速的Kinect标定方法

针对目前Kinect传感器人工标定方法误差大、速度慢等问题,提出一种自动、快速的Kinect传感器外参标定方法。首先,根据彩色图像提取的角点,生成彩色图像的角点集合;其次,为了实现角点点云的自动提取,对点云图像进行深度分割,提取棋盘格点云,采用三维哈夫(Hough)变换检测方法将棋盘格点云投影到深度图像的模板平面上,在深度图像模板中提取深度图像中的角点;然后,将深度图像中的角点映射到棋盘格点云中,形成角点点云;最后,将角点点云与彩色图像的角点集合进行配准,得到角点的3D空间坐标,进而计算出深度相机到彩色相机的姿态变换矩阵。实验结果表明,本文提出的算法在保证相机标定精度的前提下,将相机参数的计算时间从平均218ms降低到166ms,实现了自动、快速的Kinect相机标定。     

基于多方向对称和匀质约束的SUSAN棋盘格角点检测算法

棋盘格角点检测是摄像机标定过程中的一个重要步骤。针对原有SUSAN角点检测算法在棋盘格角点检测应用中边缘点与角点难以区分的问题,通过对棋盘格角点特性的分析和实验,提出了一种基于多方向对称和匀质约束的SUSAN棋盘格角点检测算法。通过在原有SUSAN算法的基础上添加对称约束算子和匀质约束算子滤除SU- SAN检测结果中的边缘点,最终确定角点的坐标。实验结果表明,该算法在角点检测的有效性和精度方面优于已有算法。     

摄像机标定中亚像素级角点检测算法

针对摄像机标定中棋盘图像的角点检测问题,提出一种简单而有效的亚像素级角点检测算法.综合使用Harris算子、SVD方法、内插值法以及Forstner算子,能快速准确的提取棋盘图像的角点.该方法具有两个明显优点:利用SVD方法,能够自动去除歧义角点;定位精度高,摄像机标定实验中,角点的平均位置偏差在0.1个像素左右.     

基于精密运动的激光平面标定方法

在基于手持光刀法的三维测量中,激光平面标定缺少空间参照.针对该问题,提出基于精密运动的激光平面标定方法引入棋盘格标定靶作为激光平面的空间参照,将激光投射于棋盘格标定靶,通过铣床带动棋盘格标定靶精密运动,解算激光平面上两直线在摄像机坐标系下的位置,利用异面直线修正法确定激光平面的位置.实验结果表明,该方法具有精度高、鲁棒性好的特点.     

一种改进的SUSAN算子棋盘格角点亚像素检测算法

SUSAN算子在检测角点时,只以USAN区域面积的大小作为判断准则,忽略USAN区域形状的影响。因此,该算法对棋盘格标定板中的内角点与边缘点难以区分。针对此问题,本文提出在SUSAN圆模板内再次采用SUSAN算子来实现对棋盘格标定板角点的有效检测。此外,在每个初定位角点的局部邻域内,采用二次曲面拟合法得到角点的亚像素坐标。实验证明,所提出的算法准确、有效、适应性好,能为摄像机标定提供亚像素精度的角点信息。     

Online robot calibration based on vision measurement

Robot calibration is a useful diagnostic method to improve positioning accuracy in robot production and maintenance. Unlike traditional calibration methods that require expensive equipment and complex steps, a vision-based online robot calibration method that only requires several reference images is presented in this paper. The method requires a camera that is rigidly attached to the robot end effector (EE), and a calibration board must be settled around the robot where the camera can see it. An efficient automatic approach to detect the corners from the images of the calibration board is proposed. The poses of the robot can be estimated from the detected corners. The kinematic parameters can be conducted automatically based on the known poses of the robot. Unlike in the existing self-calibration methods, the great advantage of this online self-calibration method is that the entire process of robot calibration is automatic and without any manual intervention, enabling the robot calibration to be completed online when the robot is working. Therefore, the proposed approach is particularly suitable for unknown environments, such as deep sea or outer space. In these high-temperature and/or high-pressure environments, the shapes of the robot links are easy to change. Thus, the robot kinematic parameters are changed by allowing the robot to grab objects with different qualities to verify the performance of the online robot calibration. Experimental studies on a GOOGOL GRB3016 robot show that the proposed method has high accuracy, convenience, and high efficiency.     

伪随机编码图像的特征点自动检测方法

针对伪随机阵列编码的彩色结构光系统,提出了一种角点自动检测、识别方法。它首先利用聚类分析算法,确定摄像机图像角点和编码模板图像的特征点匹配关系,实现编码图像的识码、解码;然后获取编码图像中有效的、非冗余的角点,并自动输出角点的行列数目及其位置坐标,为亚像素角点检测提供了充分的输入数据。最后,将该算法应用于自主开发的彩色结构光系统上,并用实验检验,结果表明该方法准确、有效,有助于结构光系统的自动化标定。     

交通事故现场相机标定技术研究

在分析了交通事故现场处理特点的基础上,提出了基于棋盘格模板的照相机标定方法,即从不同角度拍摄多幅含有棋盘格模板的现场图像,在Tsai两步法的基础上先对相机进行线性标定,然后基于极大似然估计进行非线性优化,最后进行图像校正,获得照相机模型参数。实验结果表明该方法标定精度高,抗噪性能稳定,标定物简单,更加灵活易用。     

采用棋盘格靶标的全自动相机标定方法

为了去除相机标定过程中的人为干预,提出了一种采用改进的棋盘格靶标的全自动相机标定方法。识别出每幅标定图像中的四个标志圆,利用四个标志圆圆心的图像坐标和物理坐标计算二维射影变换矩阵。依据该射影变换矩阵计算出棋盘格角点的初始图像位置,接着提取亚像素精度的角点位置。迭代求解需要标定的相机参数。由实验可知,该全自动相机标定方法的棋盘格角点识别能力和相机标定精度,与Bouguet的相机标定工具箱相当,且可以显著地减少标定时间和工作量。利用20幅分辨率为640×480的靶标图像标定相机仅需16 s。     

Estimating workpiece pose using the feature points method

The ability of a robot to estimate workpiece pose is necessary for many industrial tasks. An automatic method of visually estimating the pose of a workpiece in a robot hand has been investigated. This method is applicable to workpieces that have six continuous unknown degrees of freedom. Furthermore, partial occlusion of the workpiece by the robot hand is allowed. Workpiece pose was estimated using the three-dimensional locations of at least three noncollinear workpiece feature points. A second view of the workpiece was obtained by rotating the workpiece in front of the camera. Corresponding image features on the second view were found by searching along lines on the image which were determined by the rotation of the workpiece. A very accurate camera calibration procedure has been developed to compute rays in space from image locations. The location of workpiece features was computed by trigonometric relations between rays of corresponding image features from two views of the workpiece. The pose of a workpiece was estimated by the correspondence between the workpiece features located and the feature points of a workpiece model. Experiments have been performed on a complete functional system. The major limitation of the current system was due to the image feature extraction algorithm which only detected corners and small holes.     

直线运动摄像机在线动态标定

为实现AS-R智能机器人在运动情况下摄像机在线动态标定,提出一种新的基于粒子滤波的直线运动摄像机标定方法。用状态空间方法描述直线运动摄像机模型,把摄像机内参数和位置运动参数作为状态量,特征点图像坐标作为观测量,根据粒子滤波算法求得摄像机内参数和位置运动参数的最优估计,并用双线程实现整个标定过程。AS-R机器人在直线运动情况下的摄像机在线动态标定实验结果表明：该算法是合理可行的,并且具有很高的标定精度和良好的鲁棒性。该方法适用于各种类型的系统噪声。     

一种基于球场模型的广播足球视频摄像机自动定标方法

随着足球视频语义内容分析和理解、自动视频索引、虚拟增强现实表示等研究的不断深入,摄像机定标技术扮演了越来越重要的角色.基于此,提出了一种基于球场模型的广播足球视频摄像机自动定标算法,该算法建立在所定义的球场模型基础之上,首先通过改进的球场线探测算法得到球场平面的特征点,并求解摄像机同形 (Homography)矩阵,然后,利用所求解的同形矩阵来定位球门,得到球门平面的两个特征点,最后根据基于K均值聚类和Hough-like搜索的方法来得到最优的摄像机内外参数.初步的实验结果表明,依据本文算法所求解的摄像机参数最优值相比初始值精确度更高,并且其在连续帧中也更加稳定.     

基于平面方程的轮对在线检测标定系统设计

在基于光截图像的轮对在线检测系统中,由于现场安装环境的限制,使得摄像机拍摄得到的轮对轮廓曲线畸变严重,所以摄像机的标定方法与精度直接影响到轮对参数测量结果.结合测量现场实际情况,分析设计了整套标定系统,并提出了基于平面方程系数的摄像机标定算法,实现了摄像机参数的标定工作.经验证:该标定系统的标定精度在0.1mm以内,满足轮对在线检测对标定精度的要求.     

基于对称性特征的棋盘方格角点自动检测算法

提出了一种针对棋盘方格角点的自动检测算法,用于摄像机标定过程中控制点的精确提取。该算法在分析现有算法的优缺点的基础上,结合棋盘标定物的几何特征,进行从粗到精的角点提取和坐标精确定位。首先粗略确定角点所在区域,然后在区域内应用对称性特征实现坐标的精确提取。实验表明,该算法能自动、有效地对控制点进行自动检测和精确提取。