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。     

3D测量系统中的高精度摄像机标定算法

本文在分析完整的摄像机镜头畸变模型的基础上,提出了一种新的标定算法.该算法包括三个步骤,首先在不考虑镜头畸变的情况下利用标定块上的中间若干个点,采用线性优化方法求出除畸变系数以外的其他外部参数和主要的内部参数;然后固定上述已求得的参数,利用线性优化方法求解畸变系数;最后对所有内部参数和外部参数进行全局非线性优化.最后对本文的标定算法进行了标定实验,实验结果表明,本文算法的标定精度可以达到0.0367 mm,可以满足高精度三维测量及其他应用的要求.     

摄像机径向畸变校正和内参估计的单图标定方法

提出了一种对摄像机的径向畸变进行校正和内参数估计的单图标定方法.拍摄一幅平面标定模板图像,提出若干条直线,拟合在单参数除法畸变模型下的圆弧参数,从而估计出径向畸变.对径向畸变进行校正后,利用标定模板点与经过校正后的图像点之间的对应关系,估计出单应性矩阵.在假定摄像机主点与畸变中心重合的条件下,线性地计算出摄像机焦距初值.以上述线性方法得到的结果为初值,进行非线性优化,最终得到准确的摄像机参数.超广角鱼眼相机和普通数码相机的实验结果表明,本文提出的算法实现简单、适用性广,结果准确,具有较强的实用性.     

机器人激光扫描式焊缝跟踪测量系统研究

提出了机器人激光扫描式焊缝跟踪系统参数的标定方法和基于数字图像处理的焊缝特征点识别方法.采用中值滤波、自适应阈值分割和孤点滤波法等对激光图像进行预处理,以数字形态学方法获得焊缝特征点坐标;然后以一组平行线为靶标,获得激光平面上无穷远处一点在摄像机中的投影,实现结构光参数的标定;最后以多个机器人位姿对固定目标点进行检测,求解出机器人的手眼矩阵.整个系统标定过程简单,精度可靠,可用于空间曲面的U型焊缝检测.     

基于网格靶标快速高精度摄像机标定方法

本文针对单摄像机成像特点,首先建立其实际成像数学模型,为快速高精度的标定摄像机参数,靶标采用平行网格线靶标,有效利用直线的平行性约束条件,可高效的求取目标点,此种方法先求解摄像机纵横比,然后利用参数分离的方法通过迭代求解其余模型参数,从而简化了求解过程,将标定结果与Tsai法相比较可知,标定精度相当。     

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。     

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。     

基于两步法的摄像机标定算法

摄像机标定是机器视觉中的一个重要问题.精确的摄像机标定在涉及定量测量的应用中是非常重要的.摄像机标定的目的是得到摄像机的内部参数和外部参数.通过这些参数我们能够将一个点的三维位置与它的图像平面的坐标相匹配.本文提出了一种基于两步法的摄像机标定方法.第一步,使用基于无畸变的相机模型估计标定参数;第二步,在考虑相机畸变的情况下,对第一步中得到的标定参数通过非线性优化进行迭代优化,并求解畸变系数,包括径向畸变系数和切向畸变系数.用单幅图像即可完成标定,标定过程比两步法更为简洁.实验结果表明,这种算法是简单而有效的.     

一种改进的基于圆环点的摄像机自标定方法

针对现有的基于圆环点的摄像机自标定算法抗噪性能差、计算过程复杂等问题，本丈提出了一种改进方法。根据射影几何中交比和调和共轭的性质，通过Harris角点计算出四条直径方向上的消失点。同时由拉盖尔定理求取圆环点的图像坐标，在圆环点与内参数的约束下求解所有内部参数。该方法的优点是圆环点求解简单，不需要检测椭圆和直径。实验结果表明，该算法精度高、鲁棒性强，且因无需知道圆的任何几何信息而有较好的实用性。     

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.     

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.     

面向建筑物重建的相机标定方法研究

由于灭点具有很多独特的几何属性且大量地存在于建筑物场景中,因此针对建筑物重建,提出了一种基于灭点的相机标定方法。首先通过构造各种几何约束关系,如灭点与相机矩阵间的关系、世界坐标原点和相机矩阵间的关系,逐步实现相机矩阵的度量重建和欧氏重建,获得相机矩阵的值,然后通过分解相机矩阵得到相机的内外部参数。该方法在标定过程中无须借助任何标定物,求解过程简单,标定速度快。实验结果表明,该方法可以满足虚拟现实中建筑物场景重建的需要。     

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.     

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.     

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。     

基于几何法立体图像校正的研究

立体视觉图像校正是加速立体匹配简单而常用的技术之一。采用几何法对使用棱镜的单镜头立体视觉系统图像进行校正,根据成像原理,从图像平面像素点反推到三维实体点的分析运算,利用成像光线几何关系求解虚拟相机外部参数,实现极线的校正,避免了复杂相机标定过程。同时,该算法可以从双棱镜应用推广到多面棱镜的单棱镜立体视觉系统图像校正。实验结果表明,基于几何法对使用棱镜的单镜头立体视觉系统图像校正是有效的。     

Using concentric circles and wedge grating for camera calibration

This paper presents a method for camera calibration based on the orthogonal vanishing point calibration using concentric circles grating and wedge grating. This method, which we believe is new, uses the high-precision characteristics of phase extraction to obtain the feature points, thus decreasing the calibration errors caused by the traditional marker extraction errors of gray pattern. According to the simulation experiment analysis results, the concentric circles grating was designed with seven periods and the wedge grating was designed with four periods. In the real measuring experiment, the grating target and the similar gray concentric circles target were used to calibrate the camera, respectively. Through comparing the reprojective errors of the two methods, the method proposed is proven to improve the calibration accuracy and robustness for the vanishing point calibration algorithm.     

设计草图中相机定标技术的研究

以基于设计草图的3D模型检索技术为应用背景,提出了快速有效的灭点探测和相机定标方法.首先分析了现有灭点探测方法的优缺点,从整体最优化和快速探测出发,得出了适合基于设计草图进行检索的草图灭点探测方法;然后对相机定标技术进行研究,对线性定标模型进行改进,得出了快速有效的相机定标方法.     

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.