基于RAC标定法的CCD摄像机参数标定技术研究

传统的摄像机标定是在一定的摄像机模型下,基于特定的实验条件,如形状、尺寸已知的标定物,经过对其进行图像处理,求取摄像机模型的内部参数和外部参数。标定摄像机参数的方法很多,大多数采用变焦距法、径向准直法及根据透射成像原理进行标定,针对摄像机的像面中心的标定。文中建立CCD摄像机透视成像的数学模型,运用RAC标定法建立求解摄像机外部参数方程组,从而推导出在径向畸变模型下求解摄像机内部参数的方程。该方法采用CCD能很好地提高精度。实验结果表明,该方法计算量小,标定精度较高。     

适用于轮廓检测的摄像机标定方法

摄像机标定是通过实验测定一组参数来描述给定的机器视觉系统的成像过程,包括摄像机的内部参数和外部参数。提出了一种简单的适用于轮廓检测的摄像机标定方法。使用正方形标定模板,在像素级别处理图片,根据直线特征约束和正方形的性质先求出摄像机的畸变系数,再用最小二乘法求摄像机的外部参数。该方法仅用1个正方形轮廓就可以完成标定,从而简化了摄像机标定的步骤,同时采用了一种新方法求畸变中心。实验表明,这种适用于轮廓检测的摄像机标定方法简单并有效。     

CCD摄像机快速标定技术

在视觉检测系统中,针对视觉传感器数量多,且每个摄像机需标定的内部参数及外部参数较多的特点,提出了一种新的简单的快速摄像机标定方法.分析了摄像机的各个关键参数,采用了全线性标定方法和矢量分析法,逐步求出CCD摄像机的参数.该方法具有标定速度快、精度较高、实用和算法性能分析容易等优点,适用于一般视觉检测系统的摄像机参数的标定,尤其是大型视觉检测系统中多视觉传感器的摄像机参数的标定.实际结果表明,摄像机标定误差优于0.05mm.     

基于非量测畸变校正的摄像机标定方法

为了保证镜头畸变系数标定的一致性和简化视觉测量中摄像机的在线标定过程,建立畸变分离的摄像机模型,提出基于非量测畸变校正的摄像机线性标定方法.基于共线点的透视投影不变性,采用大量共线特征点对定焦镜头的畸变参数进行一次标定,摄像机内部参数可以由校正畸变后的特征点进行线性标定.该方法将畸变参数从摄像机模型中分离出来,不需要将畸变参数纳入到摄像机模型中进行多次重复标定.试验结果表明,畸变分离摄像机模型很好地符合了定焦摄像机的成像规律,基于非量测畸变的摄像机参数线性标定方法与传统的非线性优化标定方法的标定精度相当,标定速度提高近3倍,对于简化摄像机标定过程,提高视觉测量的便捷性,拓宽机器视觉的工程应用具有重要意义.     

双目立体视觉中摄像机标定技术的研究

提出了一种介于传统标定和自标定的内外参数标定分离的方法。摄像机内部参数以透视成像模型为基础,用物理方法来提取;外参数标定时合理选取参考坐标系,通过实验分析求取两摄像头的外参数模型。该算法简单易懂,计算速度快,所需设备简单,实用性好。     

摄像机内部参数的改进自标定技术

摄像机内部参数的确定,影响并规定了后续参数的确立精度以及测量图像精度.在标定内部参数方面,自标定方法由于依赖的外部条件较少而成为主要标定方法,本文提出的一种新的改进的自标定方法,基本解决了以往自标定中摄像机移动的不便性,并用一高精度的步进电机和导轨进行精确定位,保证了靶标平移量的高精度.     

机器视觉中的摄像机标定技术研究

机器视觉中在对景物进行定量分析或对物体精确定位时,都需要进行摄像机标定,即准确确定其内部和外部参数。寻找快速有效的摄像机标定计算方法是机器视觉中的重要问题。分析了带有透镜径向的一阶畸变的摄像机模型,利用RAC标定提出一种求解其参数的标定计算方法,标定过程每一步都用线性求解,避免了非线性优化中的不稳定性。试验证明,该标定方法操作简便,标定精度高。     

多摄像机结构光大视场测量中全局标定方法

多摄像机结构光大视场测量系统,存在摄像机空间分布广、摄像机之间无公共视场角、标定模型复杂等问题。所以采用合适方法对多摄像机与结构光进行高精度全局标定非常关键。提出将二维平面靶标与一维靶标相结合,分步对摄像机及结构光进行全局标定。首先,综合考虑摄像机镜头畸变,采用二维平面靶标对单个摄像机内部参数进行离线标定。借助一维靶标对摄像机及结构光外部参数进行在线标定。将一维靶标上距离已知的共线特征点作为约束条件,逐个求解相邻摄像机坐标系之间外部参数。任选一个摄像机作为全局坐标系,通过相邻摄像机坐标系外部参数矩阵逐步换算,求解每个摄像机坐标系与全局坐标系外部参数。同理,采用一维靶标,至少获取激光平面上3个非共线特征点全局坐标,计算激光平面方程。最后,综合所有摄像机内外部参数、激光平面方程系数,建立多摄像机结构光大视场测量系统全局测量模型。标定试验和现场实际应用表明文中所提方法切实可行。     

基于平面模板的两步法标定摄像机的改进

摄像机标定技术作为机器视觉的一个重要环节极受重视.Tsai两步法摄像机标定先用径向约束得到部分外参数精确解,再将其余外部参数与畸变修正参数进行迭代求解,但该方法不能直接获取CCD摄像机相面中心坐标精确值.对于两步法的改进,是在用两步法得到的摄像机参数值的基础上,用非线性优化算法对所有参数做进一步优化,得到最终参数值.该方法既提高了摄像机标定精度,又无需对CCD摄像机相面中心预标定,简化了标定过程.实验证明,改进后的方法具有快速、准确、方便和有效等优点.     

基于静止和运动两种状态的自动导引车视觉标定

针对一种双向型视觉导引自动导引车,提出一种基于静止和运动两种状态的视觉标定方法。首先采用静止状态下平面模板标定法标定出摄像机的内部参数、径向畸变参数和外部参数,再建立一种针对三种图像失真的联合校正模型,最后,在两种运动状态下标定出失真校正后的图像坐标系相对自动导引车坐标系的旋转和平移参数。实验结果表明该方法具有柔性好、精度高的特点。     

摄象机内征参数的标定

从目标的视图定量地计算它的三维视觉信息必须首先标定摄象机的内征参数。本文介绍一种基于平面板的多视图标定这些内征参数的技术,该技术适合于标定无非线性失真或非线性失真可以忽略的摄象机,尤其适合于标定水下摄象机,而且无须任何高精度装置,因此成本很低。我们根据一平面标定板的特征集合在实际视图的计算机坐标系中的坐标与它在目标的模型坐标系中的坐标之间的矢量距离和内积是几何不变的原理,得到了关于每个视图的基准特     

嵌入正交权值神经网络在摄像机内外参数标定中的应用

针对机器视觉在某些应用场合对摄像机内外参数的需要,提出了一种基于内嵌正交权值矩阵神经网络的摄像机标定方法.首先,使设计的神经网络的权值分别与摄像机的外参数和内参数相对应,即使得所设计的神经网络与摄像机的物理模型一致.正交权值矩阵的生成在迭代中相当于遗传算法的上一次变异,系统的性能指标为由网络输出组成的矢量与对应特征点投...     

基于物方直接解的圆匹配与重建

提出一种基于物方直接解的圆匹配与重建方法,建立了灰度影像与空间圆参数间的函数关系,根据已知的相片内外方位元素及空间圆参数的初值,利用直线段最小二乘模板匹配方法直接获取空间圆的参数。系统论述了基于物方直接解和直线段最小二乘模板匹配方法进行空间圆匹配与重建的数学模型。实际图像数据的试验结果表明,本算法具有较高的重建精度。     

Star sensor calibration based on integrated modelling with intrinsic and extrinsic parameters

To guarantee high measurement accuracy, star sensors must be precisely calibrated prior to use. Existing star sensor calibration methods, such as the imaging model method with intrinsic parameters and the polynomial fitting method, exhibit disadvantages. Inspired by classic camera calibration theory, a novel star sensor calibration method based on integrated modelling with intrinsic and extrinsic parameters is proposed in this paper to overcome the inherent disadvantages. A complete, integrated imaging model for star sensors is established by using all intrinsic and extrinsic parameters. Calibration points’ data are then acquired by using a two-axis rotary table and a star simulator. Finally, a two-step procedure is applied to calculate the parameters. Experimental results show that the proposed calibration method is capable of obtaining all the intrinsic and extrinsic parameters of the star sensor with high accuracy and efficiency and guarantees highly accurate attitude measurements.     

基于正交消失点对的摄像机标定方法

为了提高摄像机的标定精度和灵活性,提出了基于正交消失点对的摄像机标定方法。该方法采用了摄像机线性模型,仅需设计制作简易的标定模板并以不同的视觉角度拍摄多幅(至少3幅)平面标定模板的图像,利用消失点的性质和标定模板的几何特征,从每幅标定模板图像中可获得正交消失点对与标定矩阵之间的2个几何约束条件,从而线性标定出所有摄像机内参数,通过仿真实验和真实实验验证了该方法具有较高的标定精度和鲁棒性。     

基于全局代价函数优化的立体标定方法

提出了一种基于全局代价函数的立体标定方法.以张正友的单日摄像机标定算法为基础,同时选择合适的径向畸变模型,将左右摄像机的内参数、摄像机与标定板之间的外参数、镜头畸变系数,以及两个摄像机之间的外参数标定相互融合,使用一种约束性更强的全局代价函数作为优化目标进行非线性优化,经过一次优化便可以得到立体视觉系统中的摄像机参数.与通常的立体标定方法相比,该方法在目标函数中引入了左右摄像机之间外参数保持不变这一约束条件,从而使得重投影残差更小、标定精度更高,并且整个算法具有更强的鲁棒性.对比实验结果证明,这种基于全局代价函数优化的标定方法具有精度高、标定结果稳定等优点.     

多传感器的天文标定与空间配准

为了实现共平台的多个空间观测成像系统的空间配准,对多个相机进行天文标定和姿态测量,提出一种基于星图模拟的星图识别和姿态解算算法。首先,建立共平台的多传感器天文观测模型,并产生模拟星图,将星点之间的特征转换为图像特征;其次,根据四边形对角线的共线不变性特征,对相机观测星图和模拟星图进行特征匹配,提取相机内参数的初始值;然后,利用星点坐标矩阵奇异值不变性,自动匹配剩余星点并求解姿态矩阵的初始值;最后,对相机内参数和姿态矩阵进行非线性优化求解。实验结果表明,在未精确标定光学系统内外参数的情况下,星点正确识别率大于97.4%,相机像元角分辨率为3.9"×3.4",最后计算得出的投影误差低于1个像素,满足多传感器空间观测系统空间配准的精度和鲁棒性要求。     

Global finite-time adaptive control for uncalibrated robot manipulator based on visual servoing

The paper addresses the finite-time convergence problem of a uncalibrated camera-robot system with uncertainties. These uncertainties include camera extrinsic and intrinsic parameters, robot dynamics and feature depth parameters, which are all considered as time-varying uncertainties. In order to achieve a better dynamic stability performance of the camera-robot system, a novel FTS adaptive controller is presented to cope with rapid convergence problem. Meanwhile, FTS adaptive laws are proposed to handle these uncertainties which exist both in robot and in camera model. The finite-time stability analysis is discussed in accordance with homogeneous theory and Lyapunov function formalism. The control method we proposed extends the asymptotic stability results of visual servoing control to a finite-time stability. Simulation has been conducted to demonstrate the performance of the trajectory tracking errors convergence under control of the proposed method.     

投影仪内参数的标定新方法

基于编码结构光的自标定三维重构技术中需将投影仪视为一个逆向的摄像机,而且需要标定其在针孔模型下的内参数矩阵。本文提出的投影仪内参数新标定方法,不需要精密移动的机械装置或精密标定模块就可以实现投影仪内参数的标定。该方法首先提取图像中的特征点坐标,依据伪随机编码原理求出特征点在投影平面上的坐标,利用几何原理求得特征点在靶标平面上的二维坐标,再通过张氏标定法完成对投影仪的内参数标定。实验表明该方法可操作性好,结果准确可靠。