线性多视图重构的新算法

研究了由多幅图像恢复摄像机矩阵和空间物体三维几何形状这一多视图三维重构问题,改进了由Hartley和Rother等人分别给出的基于由无穷远平面诱导的单应进行射影重构的算法,提出了一种新的线性算法,它仅需要空间中3个点在每幅图像上均可见。因为空间中不在同一直线上的3个点恰好确定一个平面,所以它避免了Hartley和Rother等方法中需要确定空间4个点是否共面这一比较棘手的问题。大量实验结果表明,这种方法快速、准确且受噪声影响小。     

平面单应矩阵对摄像机内参数约束的一些性质

空间x-y坐标平面与图像平面之间的单应矩阵可以提供关于摄像机内参数的2个线性约束.文中研究表明:给定一个一般空间平面与图像平面之间的单应矩阵,如果空间平面在世界坐标系的坐标已知,则该单应矩阵同样可以提供关于摄像机内参数的2个线性约束;如果空间平面在世界坐标系的坐标未知,则该单应矩阵不能构成对摄像机内参数的任何约束.另外,仅仅知道某一个场景中的2幅图像间的单应矩阵不能对摄像机内参数构成任何约束.该结果对从事摄像机标定和三维重建的研究人员有一定的参考作用.     

利用平面间单应关系的指示位置判别方法

在基于计算机视觉技术的非接触式人机交互系统中,为了快速推断使用者指示的目标位置,提出一种无需显式求解摄像机参数的指示位置判别方法.利用目标平面上的已知点及其对应的摄像机成像点,求解目标平面和摄像机像平面间的单应矩阵,将目标平面卜相交于指示点的两条直线与像平面上的对应直线联系起来,从而通过检测图像中的特定直线推断指示点的...     

一种仅需距离控制的模型试验平面位移场单像视觉测量

 以高速公路滑坡与路堑边坡物理模型试验的平面位移场测量为例,采用一种无需模型坐标控制的视觉测量方法代替常规的物理或机械方法测量平面位移场。以普通数码相机为测量工具,不需要基准点的坐标而只需测量部分基准点间的距离即可恢复模型平面与像平面间的单应关系,使得测量工作不依赖大地测量仪器。试验过程中相机的内、外方位元素固定,且近似垂直于模型平面,经标志点影像坐标量测,单应矩阵检验后得到模型坐标,消除刚体位移后得到模型的平面位移场。解算结果表明,解析处理结果高于立体解算的精度,可用于亚毫米级精度的平面位移测量。     

图像匹配中具有仿射不变性特征的定量分析

不同视点图像中相应特征点邻域窗口之间存在几何上的透视畸变,这可以用平面单应映射来表示,而目前大多特征匹配算法将该映射用仿射变换模型来近似,即用具有仿射不变性的特征进行图像的匹配。仿射变换的线性特点不仅能降低匹配算法的复杂度,还能保证迭代过程收敛的稳定性,然而并没有人对这一近似的可行性及合理性给出定量的讨论和分析。本文首先回顾各种几何层次上的特征点匹配策略,重点针对具有仿射不变性特征点的定位误差给出定量分析,通过椭圆曲线规范化方法推导出这一近似所造成定位误差的解析表达式,指出用仿射变换模型近似单应映射的合理性;然后用真实图像的实验结果验证了本文分析方法的正确性;最后给出相应的分析结果和结论。     

基于立体定向靶标的探针式多视场三维视觉测量系统

针对含有遮挡区域、深孔及凹槽等特征的多面体或回转体物体,设计了一套基于立体定向靶标的探针式多视场三维视觉测量系统,并阐述该套测量系统的结构组成和基本工作原理。首先,基于近景摄影测量技术建立立体定向靶标的6个单元模型,计算靶标各侧面角点在各自单元模型内的坐标,再通过单元模型的链接和光束平差,获取全部角点的精确全局坐标,并将其作为立体定向靶标的全局控制点。然后,设计了利用共面角点辅助定位的探针,仍基于近景摄影测量技术解算出角点和测头在探针坐标系中的精确坐标。最后,利用共面的棋盘格角点与其像平面之间的单应性矩阵,推导全局坐标系、探针坐标系各自与相机坐标系的位姿关系,进而求得探针测头的全局坐标。以量块（量棒）的标准长度作为评价指标,在2m×1.5m的视场范围内测量精度优于0.1mm。测量实验表明,多视场三维视觉测量系统用于具有回转体结构特征的水壶测量,能够获取水壶表面全部区域的点云数据。     

Feature‐based recursive observer design for homography estimation and its application to image stabilization

This paper presents a new algorithm for online estimation of a sequence of homographies applicable to image sequences obtained from robotic vehicles equipped with vision sensors. The approach taken exploits the underlying Special Linear group structure of the set of homographies along with gyroscope measurements and direct point‐feature correspondences between images to develop temporal filter for the homography estimate. Theoretical analysis and experimental results are provided to demonstrate the robustness of the proposed algorithm. The experimental results show excellent performance and robustness even in the case of very fast camera motions (relative to frame rate) and severe occlusions.     

基于单应性矩阵和内容保护变形的图像拼接

针对图像拼接技术进行全景图像融合时出现瑕疵、畸变且不能保护图像内容的现象,提出了一种基于单应性矩阵和内容保护变形的图像拼接算法。该算法首先选用单应性矩阵模型,给定种子特征点,递增地对其相邻特征点进行分组;然后使用较合适的阈值进行分组得到尽可能多的特征点;最后对于由单应性矩阵产生图像的内容发生变化的现象,通过内容保护变形算法来解决,使拼接后的图像不会出现物体畸变、瑕疵的现象。实验表明,本文算法解决了在光照条件下出现模糊、图像内容发生变化的现象,有效地提高图像配准的效率,能够达到无缝拼接、无视差的全景效果图。     

多模态硬币图像单应性矩阵预测

对不同成像条件下拍摄的硬币图像进行配准是硬币表面缺陷算法的前置任务。然而,基于互信息的传统多模态配准方法速度慢、精度低,现有的通过基于深度学习的单应性矩阵预测方法实现的图像配准只适用于单模态的任务。为此,提出一种基于深度学习的适用于多模态硬币图像的单应性矩阵预测方法,进而使用预测的单应性矩阵完成图像配准。首先,使用单应性矩阵预测层预测输入图像对间的单应性矩阵,使用单应性矩阵对待配准图像进行透视变换;然后,使用图像转换层将透视变换后的待配准图像和目标图像映射到同一域,图像转换层可在推理时去除从而减少推理时间;最后,计算同一域下的图像间的损失,并进行训练。实验表明,该方法在测试集上的平均距离误差为 3.417 像素,相较于基于互信息的传统多模态配准方法 5.575 像素的平均距离误差降低 38.71%。且配准单对图像耗时为 17.74 ms,远低于基于互信息的传统多模态配准方法的 6 368.49 ms。     

基于单应性矩阵的移动机器人视觉伺服切换控制

针对具有单目视觉的移动机器人,本文提出了一种基于单应性矩阵的视觉伺服控制算法,在缺乏深度信息的情况下利用视觉反馈实现了移动机器人的控制目标,即给定机器人目标位姿下拍摄得到的图像,通过视觉伺服使机器人从初始位姿准确到达目标位姿.视觉反馈环节采用单应性矩阵中的元素构造状态变量,而非利用常见的单应性分解,此外,考虑到视野约束,本文提出的算法在计算单应性矩阵时结合了单应性的传递特性,从而避免了参考目标的实时可见性.伺服环节设计了切换控制器,在满足非完整约束的同时可驱动机器人到达期望位姿.理论分析及实物仿真验证了该算法的可行性和有效性.