基于二值几何编码图案的高精度结构光系统参数标定方法研究

该文提出了一种基于空间编码图案的结构光系统参数标定方法。与传统的基于棋盘格图案标 定策略不同的是,该文采用结构光编码图案实现了系统的高精度标定,具体实施步骤包括：(1)根据编码图案的几何分布特性提出了一种编码特征点检测算子,基于检测出的编码特征点构建拓扑结构,利 用仿射变换原理及双线性插值算法提取出编码几何元素图像;(2)将几何元素识别转化为监督分类问题,通过采集大量训练样本训练卷积神经网络,实现编码元素的准确识别和解码过程;(3)利用射影变 换原理建立相机像平面与投影机像平面之间的对应关系,利用此对应关系将标定板上棋盘格角点在相机像平面上的坐标转换至投影机像平面,最终实现了对相机和投影仪内外部参数的同时标定。标定结果显示,该方法对投影仪的标定重投影误差不超过 0.3 像素;三维重建实验结果显示,与传统标定方法相比,该文方法能够显著提升系统的标定和三维重建精度。     

基于Halcon标定靶的双目相机高精度标定方法

基于张氏标定原理的传统双目相机标定方法在单一背景下标定精度高,但在复杂背景下不能精确提取特征点坐标,导致相机标定精度受到影响。文中提出一种基于Halcon标定靶感兴趣区域约束的透视变换方法,可以从复杂背景中精确提取特征点坐标,提高双目相机标定精度。首先通过改进的角点提取方法从背景中提取Halcon标定靶上的感兴趣区域,利用透视变换和最小二乘法提取特征点的精确坐标;然后匹配左、右图像中同名的特征点,利用张氏标定原理计算双目相机的参数。实验表明,利用文中方法标定的相机参数,计算特征点平均重投影精度达0.01像素,相比于传统方法平均重投影精度提高0.02像素,提高了双目相机参数标定的精度。     

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.     

基于形状识别的X型棋盘格角点检测

棋盘格角点检测是相机标定的一个重要环节,其准确率直接影响相机标定的精度,常规角点检测存在对棋盘格图像质量要求较高、检测准确率不高的问题.对此,依据棋盘格图像灰度分布的对称性,利用双层增强滤波器将其角点区域增强为X形状,待检测角点即为X形状中两个分支的交点,将角点检测问题转换为X形状的识别.进行X形状识别时,首先提取待识别区域像素的极坐标作为形状识别的初始特征集合,经特征选择后依据角度特征进行X形状识别.最后在识别出的角点区域内通过直线拟合确定亚像素级角点.实验结果表明,所提出方法进行棋盘格角点检测的准确率较高,且抗干扰能力较强.     

基于Matlab/Simulink的二维圆标定法

为解决传统标定法难以处理比较灵活的标定环境,要求较低的标定精度但实时性要求较高的情况,以传统的二维平面标定法为基础,提出一种以小型地面无人机动平台的行驶环境为标定环境的改进的二维圆标定法。在Matlab/Simulink环境下实现,将传统的标定特征点由检测方块的角点改为特征圆的圆心,从而将计算量缩小为以方格角点为标定特征点的1/4,缩短了特征点的提取时间,提高了标定系统的实时性。实验结果表明,这种方法简便、高效、实用、灵活,应用环境可为任意背景。     

基于双目立体视觉的复杂背景下的牛体点云获取

提出一种基于双目立体视觉的复杂背景下的牛体点云获取方法。在点云获取过程中,针对牛不是保持不动的实际情况,采用基于被动视觉技术的双目立体视觉方法;在相机标定过程中,进行单目标定获取相机内部参数,统一标定获取相机外部参数,针对牛体毛色及所处环境复杂的情况,采用基于贝叶斯的皮肤检测算法提取牛体图像,采用基于SIFT的特征点提取和匹配方法实现特征点的匹配,利用计算机视觉中的极线几何原理,剔除误匹配点,通过相机的成像模型求取牛体的三维点云。实验验证了该方法能够在复杂背景下获取牛体点云,并得到较好的点云数据,较好解决了双目立体视觉中相机标定和立体匹配两个较关键和困难的问题。     

复杂背景下的角点检测

提出了一种能够在复杂背景下、用于实时视频下的棋盘格角点检测方法。其主要思路是：首先利用Douglas-Peucker算法方法逼近图像中的矩形区域,从而提取图像中的矩形区域,然后通过特征点的聚类及优化选取,筛选出所需要的棋盘格角点,从而达到自动提取特征角点的目的。通过实验,验证了算法的有效性与实时性。此特征点提取的方法,对于复杂背景情况下的目标特征检测仍具有借鉴意义。     

利用内嵌传感器投影面的投影机自动标定

传统的相机‐投影机标定多是基于计算机视觉的方法,涉及复杂的几何变换和繁琐的操作过程,在背景复杂或者光照不佳的环境下效果不理想。为简化标定过程,提高标定可靠性,提出一种利用内嵌微处理器和光学传感器的投影面板来进行投影机自动标定的方法。通过捕捉条带状格雷编码结构光,获取投影面板中感兴趣点的位置,通过这些感兴趣点求得投影机源投影图像和目标投影面间的单应矩阵,实现投影图像的几何校正,使图像能够快速、精确地投射到各个目标平面上。     

基于分段Bezier曲线的手绘雕刻图案矢量化

针对手绘复杂雕刻图案的特点,利用分段三次Bezier曲线实现手绘复杂雕刻图案的矢量化。提出一种自适应区分线条图案和区域块图案及提取区域块图案边界的解决方案。依据检测的角点信息将得到的轮廓边界分解成若干条独立的线段。曲线拟合时,为提高拟合精度,根据线段数据点到曲线的偏移量对线段进一步细分,提出一种实现分段曲线光滑连接的新方法。实验结果表明,该方法对手绘复杂雕刻图案的矢量化具有算法复杂度低、矢量化效果较好的优势,有广泛的实用性。     

基于点模式匹配的视频文字跟踪和笔画提取

给出一种在复杂背景下的视频文字跟踪和文字笔画提取方法。用基于Harris角点特征的点模式匹配法跟踪视频序列中静止和运动的文字,以确定文字序列的时间属性,比较了采用图像整体像素匹配和点模式匹配的跟踪精度。用基于多帧融合思想的前景/背景识别算法提取视频文字笔画并作OCR识别。实验结果显示,点模式匹配的跟踪算法比图像整体像素匹配的算法跟踪精度更高,在图像背景复杂、变化快的情况下,基于多帧融合的文字笔画提取方法优于传统的二值化方法。     

基于平面棋盘格标定板的三维空间标定新方法

在总结分析国内外摄像机标定技术研究的基础上,针对体育科研中使用三维立体 框架进行摄像机标定在标定范围、误差、便携性及时效性等方面存在的不足,提出了使用平面 棋盘格标定板进行三维空间标定的新方法。选取了5 m、10 m 和30 m 的拍摄距离,标定参照 物选用传统三维辐射式立体框架和自制二维平面棋盘格标定板,对标准1 m 长度的比例尺进行 三维重建,对两种标定方法进行了精度比较。此外还对标准1 m 板在测量空间的不同位置（测 量画面中间、边缘）进行了误差分布分析。实验结果表明,基于平面棋盘格标定板的摄像机空 间标定方法具有一定的优势,不论从使用方便性还是测量精度方面都克服了三维立体框架在使 用中的不足,理论上能够满足体育科研的需求。     

机器视觉中摄像机标定Tsai两步法的分析与改进

为提高摄像机标定精度,本文在分析Tsai两步标定法优缺点的基础上,提出了一种新的标定方法。该方法针对面阵CCD摄像机,建立新的综合畸变模型,并运用两步迭代法逐步逼近精确解,取消了Tsai两步法中对摄像机镜头只有径向畸变的限定,可用于多种复杂的镜头畸变情况。改进的方法只使用一平面标定板和单幅图象,操作简便,相比Tsai两步法中无法用平面标定板直接求解全部标定参数而言是一个突破。实验结果表明,改进方法速度快且精度较高,可广泛应用于机器视觉研究、工业三维测量等多个领域的摄像机标定。     

Using maximum likelihood to calibrate a six-DOF force/torque sensor

Microsystem Technologies - This study presents a new six-DOF force/torque sensor and its calibration method. This calibration method apply the method of so-called maximum likelihood estimation...     

基于GUI的大量程MEMS陀螺仪快速标定设计

针对MEMS大量程陀螺仪量程较大,一般的标定设备达不到需要的转速,因此不适合用三轴位置速率转台标定。设计了一种新的标定设备,提出了一种适用于大量程微机电陀螺仪的标定方法,并设计了GUI操作界面。根据微机电陀螺仪的输出数学模型,推导了如何得到MEMS陀螺仪的零点和标定因数等参数。通过实验数据分析可知,大量程微机电陀螺仪标定设备可以标定20 r/s的大量程陀螺仪。该设备原理简单且易于实现,具有较高的应用价值。     

中子吸收法硼浓度监测系统自动标定方法研究

核电站运行期间需要对一回路系统进行硼浓度在线监测,以便及时发现硼稀释事故,确保反应堆安全。为保证监测结果的准确性,需要对硼浓度监测系统进行定期标定。为了提高定期标定的效率,提出了一种新型自动标定方法,分别从控制参数自动获取和标定系数自动获取两方面开展研究;控制参数自动获取通过远程数字调节技术自动调节工作高压和甄别阈;标定系数自动获取利用基于数据统计涨落的方法来自动记录中子计数率。应用效果表明：硼浓度监测系统的控制参数实现了坪阈曲线自动绘制,标定试验实现了标定系数的自动计算,测量结果的最大误差满足系统技术要求。该标定方法适用于硼浓度监测系统的标定,满足该系统定期标定的准确性和效率性要求。     

线阵相机的圆环旋转标定方法

由于传统线阵相机的标定过程复杂,且对标定物精度要求较高,难以保证缺陷的定位精度,本文提出一种线阵相机的圆环旋转标定方法以提高缺陷的定位精度。该方法设计一种新型的圆环形标定板,在静态标定基础上通过旋转线阵相机采集相机视线与圆的交点的坐标,得到旋转角度以及多组标定点,建立线阵相机的成像模型和径向畸变模型,通过非线性优化整体误差函数求解相机的内参和畸变参数,同时分析相机不同旋转角度对标定精度的影响。实验结果表明,当θ≤20°时,该方法的标定精度在0.35 pixel以内,满足实际检测的定位要求,并且在PCB缺陷检测中得到较好的验证。     

Multi-camera calibration based on an invariant pattern

In this paper we present a method for the calibration of multiple cameras based on the extraction and use of the physical characteristics of a one-dimensional invariant pattern which is defined by four collinear markers. The advantages of this kind of pattern stand out in two key steps of the calibration process. In the initial step of camera calibration methods, related to sample points capture, the proposed method takes advantage of using a new technique for the capture and recognition of a robust sample of projective invariant patterns, which allows to capture simultaneously more than one invariant pattern in the tracking area and recognize each pattern individually as well as each marker that composes them. This process is executed in real time while capturing our sample of calibration points in the cameras of our system. This new feature allows to capture a more numerous and robust set of sample points than other patterns used for multi-camera calibration methods. In the last step of the calibration process, related to camera parameters' optimization, we explore the collinearity feature of the invariant pattern and add this feature in the camera parameters optimization model. This approach obtains better results in the computation of camera parameters. We present the results obtained with the calibration of two multi-camera systems using the proposed method and compare them with other methods from the literature.     

HY-2卫星高度计定标方法初探

为确保高度计数据的可用性和有效性,发射后需对高度计进行绝对定标。本文首先结合卫星高度计的应用领域,提出了我国HY-2的定标需求,进而介绍了国内外现有的验潮站定标、海上石油平台定标、GPS浮标定标等3种高度计定标法,并分析了各种定标法的优缺点。在此基础上,提出了适用于我国HY-2卫星高度计定标法,并简单介绍了具体的实施方案和数据处理方法。该方法为HY-2的定标方案的确定具有一定的参考价值和指导意义。     

In-field self-calibration of robotic manipulator using stereo camera: application to Humanitarian Demining Robot

A robotic manipulator using a stereo camera mounted on one of its links requires a precise kinematic transformation calibration between the manipulator and the camera coordinate frames, the so-called hand–eye calibration, to achieve high-accuracy end-effector positioning. This paper introduces a new method that performs simultaneous joint angle and hand–eye calibration, based on a traditional method that uses a sequence of pure rotations of the manipulator links. The new method considers an additional joint angle constraint, which improves the calibration accuracy when the circular arc that can be measured by the stereo camera is very limited. Experimental results using a manipulator developed for humanitarian demining demonstrate that relative errors between the end effector and the external points mapped by the stereo camera are greatly reduced compared to traditional methods.     

Supervised vicarious calibration (SVC) of hyperspectral remote-sensing data

A full-chain process approach to extracting reflectance information from hyperspectral (HRS) data which is valid for all sensor qualities is proposed. This method is based on a mission-by-mission approach, followed by a unique vicarious calibration stage. As the HRS sensor's performance may vary in time and space, a vicarious calibration method to retrieve accurate at-sensor radiance values is necessary. In fact, vicarious calibration solutions usually rely on natural, well-known, bright and dark targets that are large in size and radiometrically homogeneous. Since such targets are not commonly found in the field for every mission and their spectral features can sometimes resemble artifacts in the corrected radiance, a new vicarious calibration approach is needed. This paper describes a new method that uses artificial agricultural black polyethylene nets of various densities as vicarious calibration targets that are set up along the airplane's trajectory (preferably near the airfield). The different densities of the nets combined with any bright background afford full coverage of the sensor's dynamic range. We show that these artificial targets can be used to assess data quality and correct at-sensor radiance within a short time. Several case studies are presented using Aisa-DUAL sensor data taken at different times from different locations. We found that even “lost data” (in terms of radiance drift) could be recovered by the suggested method. We term the suggested vicarious calibration approach supervised vicarious calibration (SVC) and demonstrate its performance in terms of spectral accuracy. The limitations of the method are also discussed but the overall conclusion is that the suggested procedure is functional, valuable and practical for sensors with questionable or uncertain laboratory-determined radiometric parameters.