立体视觉和三维激光系统的联合标定方法

双目立体视觉和三维激光扫描是移动机器人环境探测与建模的常见传感测量方法。为实现两个系统的数据融合应用,必须为二者的测量坐标系建立数学关系,即对其进行传感器之间的位姿联合标定。为此提出了一种基于三维特征点距离匹配的联合标定新方法,设计了一种镂空棋盘格作为标定板。使用双目立体相机提取棋盘格角点三维坐标信息,使用激光测距雷达扫描获取镂空区域中心点三维坐标,最终通过最小化两组特征点的理论与实际测量距离的平方差获取两传感器坐标系之间的旋转矩阵和平移向量。进行的联合标定测量实验结果表明了该方法的准确性和可靠性。     

标定板尺寸对激光雷达与相机联合标定结果的影响

为了探究标定板尺寸对激光雷达与相机的联合标定结果是否存在影响。首先对相机进行内参校准后,选取单格边长分别为20 mm和60 mm两种12×9的棋盘格标定板分别进行3组标定实验,每组实验在左、中、右3个位置分别做出将标定板正对相机、左倾斜、右倾斜、上倾斜、下倾斜5个动作,共30个位姿。利用Autoware的联合标定工具箱进行激光雷达与相机数据采集,并进行时间同步。其次每组实验选取30对数据,通过对内角点检测与标定板中心点云进行手动标定,求得标定外参及重投影误差。最后对比重投影误差和最终标定结果,确定标定板尺寸对标定结果存在影响。实验结果表明,大尺寸的标定板比小尺寸标定板的标定结果更好,重投影误差更小,鲁棒性更高。研究结果可以为联合标定的其他实验及之后的数据融合提供参考。     

基于点云中心的激光雷达与相机联合标定方法研究

针对激光雷达与相机联合使用遇到的点云稀疏、相机受环境光照影响失真等问题,提出一种基于点云中心的激光雷达与相机自动配准方法,避免了传统联合标定需要手动选择特征点以及连续采集多帧等问题。该方法在对点云与图像预处理后,利用平面法向量的一致性实现多标定板点云自动分割,提取标定板在激光坐标系和相机坐标下的点云;然后通过点云聚集迭代求解中心点,实现两个传感器标定板对应点云中心的粗配准;最终利用迭代最近点算法进行精配准,获得标定参数,完成联合标定。实测表明,在激光雷达误差±3 cm范围内,点云正确投影比例达到97.93%,可以有效获取高精度联合标定参数,满足空间环境对激光雷达和相机数据融合的要求。     

网条结构光三维视觉检测标定方法研究

本文在广义坐标系中采用投影透视变换理论建立了网条结构光三维视觉检测模型。     

一种快速鲁棒的基于系数矩阵二范数的2维激-摄标定方法

基于棋盘格的2维激光雷达和摄像机标定方法中,Francisco方法提出一个最小解决方案,通过3组“线 面”空间约束分别求解旋转矩阵和平移向量。在对偶空间中,Francisco方法巧妙地将旋转矩阵的求解转换为对P3P问题和三点匹配估计运动问题的求解。但是Francisco方法需要首先穷尽计算所有3个标定板组合,然后根据误差函数评价出一个最优解析解,因此计算复杂度较高。为此首先根据线 面约束方程组的系数矩阵的逆阵的二范数来选取一组抗扰动能力最强的组合,并依据这个组合计算解析解,其次改进了评价最优解析解的误差函数。与当前最先进的标定方法比较,实验结果定性和定量地显示该方法更快速更精确。     

基于交叉矢量的视觉-激光测距系统结构参数标定

视觉与三维激光测距组成的测量系统是运动估计与环境建模的主要传感设备。 为了实现测量系统感知数据坐标系的 统一,提出了一种基于空间向量自组合的视觉与三维激光测距系统结构参数标定方法。 主要包括 3 个方面:1)利用平面标定法 求解摄像机内部参数及摄像机坐标系下平面靶标的法向量,利用迭代拟合算法求解激光雷达坐标系下平面靶标的法向量,并构 建两个坐标系下的平面靶标法向量集合;2)根据向量之间夹角大小在平面靶标法向量集合中自主选取交叉向量,建立结构参 数标定目标函数;3)利用非线性优化算法求解最小二乘问题,获得外部参数的最优估计。 通过仿真与实际标定实验验证了方法 的有效性和准确性。 实验结果表明:该方法的反向投影误差小于 30 mm(3σ),满足高精度三维测量的同时还具有高的标定效 率。 所提方法满足传感器融合测量精度的要求。     

立体视觉测量中的一种摄像机标定方法

立体视觉测量方法已广泛应用于三维物体几何信息的获取中，针对摄像机标定过程中复杂的成像和跨变模型，提出了基于BP神经网络的立体视觉摄像机标定方法，并利用实际数据对其进行了实验测试。结果表明，该方法可以获得较高的标定精度。     

自主分拣机器人视觉系统的快速标定分析

为了能够进一步促进在视觉引导基础上机器人自主分拣系统的生产效率和生产质量,本文特对分拣机器人的三维视觉系统的快速标定方法进行分析与研究。利用分布在不同空间点的同坐标系进行表示,而后提出三维标定块角点构建多个弓箭手坐标系的标定方法。根据标定块角点坐标值在视觉坐标系下的求解问题,特提出基于局部点云拟合平面,而后对分析解立方程组的具体方法。本次所提出的标定方法只需要采集一次三维标定块点云和拖动机械臂末端的探针对标定块的三个角点进行接触,而后就可以直接对所需要的数据进行采集。     

用于摄像机标定的三维特征点集构建方法

提出了一种由二维共面靶标自由移动来构建三维特征点集的方法 ,该方法不需要严格限制标定靶标的移动 ,因此可以保证摄像机在固定之后进行现场标定 ,使摄像机的标定状态和工作状态完全一致 ,降低了标定设备的成本 ,简化了标定过程 ,提高了标定效率。试验结果表明 ,该方法切实可行     

一种融合二维激光雷达和RGB-D相机的移动机器人建图方法研究

针对单独使用二维激光雷达描述环境信息不足、单独使用RGB-D相机构建地图精度不足以及三维激光雷达使用成本高的问题,提出一种使用低成本二维激光雷达和RGB-D相机点云信息融合的方法。首先,通过Autoware联合标定的方式获取相机的内部参数和外部参数,建立激光雷达数据和相机数据的变换关系。然后,基于体素网格滤波的方式降低相机原始数据的噪声和密度,并将滤波后的数据进行投影转换成伪激光雷达数据。最后,通过将转换后激光雷达数据与相机的伪激光雷达数据叠加的方式,实现两传感器信息融合。实验结果表明,有效弥补了移动机器人搭载单一传感器地图构建精度不足和获取环境信息描述不足的问题,提高了移动机器人建图的可靠性和完整性,为机器人有效导航提供保障。     

视觉集成传感中二维图像与三维面形间的映射

本文介绍了一种集CCD摄像机和激光同步扫描三角法面形传感器为一体的机器视觉传感集成体系。通过几何对应求解的办法,建立了CCD摄像机所摄得的二维图像与激光同步扫描三角法面形传感器所获得的三维面形之间的映射关系,进而可实现二维图像与三维面形之间的信息融合和互补。这对于机器视觉各种功能模块的调用有着十分重要的意义。     

机器人三维激光扫描视觉系统标定误差

基于三维激光扫描仪的工业机器人视觉系统应用越来越广泛,而扫描仪与机器人之间位姿关系标定精度对于机器人视觉系统的应用有重要的影响.介绍基于三维激光扫描仪的机器人视觉系统的相关原理,然后在此基础上系统分析机器人视觉系统位置和姿态标定误差对工件扫描结果和根据扫描结果对工件进行定位过程的影响,得出在工件无姿态变化或有姿态变化但机器人扫描姿态不变情况下的机器人工件定位系统中无须进行视觉系统位置标定的结论,并试验验证了理论分析结论的有效性,为解释视觉系统标定误差对扫描结果的影响情况及简化视觉系统标定过程提供了理论依据.     

三维机器视觉测量系统的标定模型研究

针对单幅二维数字图像计算三维坐标信息的三维机器视觉测量系统,建立了相应的摄像机标定模型和激光三角测距标定模型,为三维机器视觉系统走向实用奠定了基础。     

双目视觉传感器的现场标定技术

本文以凤影变换为依据,针对多视觉传感器中的双目视觉传感器中的双目视器,建立了双目视觉传感器测量空间三维坐标的模型,事先确定摄像机的部分不易变化整个系统后进行现场标定。该方法不需精确调整标定靶标,标定环境与实际测量上同,减少了安装传感器对标定参数的影响,实验结果表明,该标定方法能获得０．０５ｍｍ的空间精度。     

DELTA机器人传送带与视觉的综合标定方法

提出一种关于DELTA机器人传送带与视觉的综合标定方法。通过DELTA机器人臂末端在传送带移动一段距离接触传送带始末同一点,得到该点在机器人坐标系的位置和编码器上对应的读数,得到传送带与机器人的比例因子,确定机器人坐标系与传送带坐标系的转化矩阵,从而得到传动带相对于机器人坐标系的位姿,即传送带的标定。通过相机定位与机器人接触同一点,从而确定相机的内参矩阵与外参矩阵,从而得到机器人与相机坐标系的转换关系,即机器人视觉的标定。DELTA机器人传送带与视觉的标定,为DELTA机器人高精度控制的实现打下基础。     

使用二维视觉测头实现三维测量的方法研究

提出了探针扫描和深度聚焦的两种方法,实现了使用二维视觉测头对Z向的测量。两种方法均基于自动聚焦原理。对采集到的图像去噪和聚焦曲线平滑后,使用峰值附近点进行高斯函数拟合,寻找准焦点。根据得到的XYZ向的数据实现三维重构。与接触式测量相比,本文方法Z向测量的最大偏差不到6μm。     

基于共面法的视觉传感器的标定方法

提出了一种基于平面网格靶标的视觉传感器的标定方法。首先利用平面网格靶标来获取标定点，同时利用交比不变原理不断修正镜头的畸变参数，从而提高了标定点的精度，然后根据这些标定点利用RAC算法对视觉传感器的内外参数进行标定。试验结果表明，基于共面法的视觉传感器的标定方法操作简便，切实可行，具有较高的精度。     

高精度立体视觉测量中一种通用的摄像机标定技术

实现了一种用于高精度立体视觉测量中摄像机标定的新技术。这种“两步法”技术能够标定摄像机的外部参数以及有效焦距、径向透镜畸变系数和图像尺度因子。它利用合理组织的求解次序使得每一步参数的求解都只须求解线性方程组,从而彻底改变了以往摄像机标定依赖于非线性优化方法。本文的理论和实验证明,这种新技术较以往算法更为快速、简便、精确。     

六分量力传感器及其校准系统

对当前国内外多分量测力传感器进行了分析,从理论上探讨了六分量力传感器的数学模型。在传统的牛顿迭代算法中引入了遗传算法的思想,创造了随机牛顿算法;对逐步回归算法进行了研究与相应的改进,并进行了大量的结果对比分析;设计开发了六分量力传感器及其校准系统,从而使六分量力传感器的精度得到可靠的保证。