CCD摄像机标定

在基于单目视觉的农业轮式移动机器人自主导航系统中,CCD摄像机标定是农业轮式移动机器人正确和安全导航的前提和关键。摄像机标定确立了地面某点的三维空间坐标与计算机图像二维坐标之间的对应关系,机器人根据该关系计算出车体位姿值自主导航。因此,根据CCD摄像机针孔成像模型,利用大地坐标系中平面模板上已知的各点坐标,建立与计算机图像空间中各对应像素值之间的关系方程组,在Matlab环境下拟合出摄像机各内外参数。实验结果表明：该方法可以正确完成CCD摄像机标定。     

线结构光传感器参数现场标定方法

为了精确、快速、高效地标定线结构光传感器参数,提出了一种线结构光传感器参数现场标定方法。根据摄像机标定方法,并结合L-M非线性优化算法对摄像机内外参数及镜头畸变系数进行标定。拍摄不同姿态下的平面靶标图像,利用靶标图像计算摄像机外参计算靶标上的圆点在摄像机坐标系下的三维坐标,并构建靶标平面方程。将激光线投射到不同姿态的靶标平面上,通过靶标平面方程计算出激光线上点在摄像机坐标系下的3D坐标,由不同位置重构出激光点在摄像机坐标系下的3D坐标来完成光平面参数标定。通过对摄像机参数、畸变系数和光平面参数的标定,重构目标物体进行测试。测量结果表明:该算法能够快速、准确地获取小车车体的三维坐标,并构造出车体的三维模型。该方法适用于大视场的工业现场标定。     

新型单摄像机镜像双目视觉传感器的研究

通过分析玻璃厚度激光折射测量原理误差,并以双目立体视觉传感器三维测量模型为基础,提出一种自动补偿玻璃板上下表面倾斜的单像机双目视觉传感器模型.变传统的双CCD摄像机结构为单CCD摄像机结构,加装一组对称光学反射镜,镜像出一对虚拟摄像机,可在同一个CCD像面上采集到存在视差的两幅图像,从而消除玻璃板上下表面倾斜角引起的系统误差;建立了标定数学模型,并确定视觉传感器测量模型的标定方法.     

单目交通场景下基于自标定的车辆三维信息识别算法

获取车辆的三维信息作为车型精确分类的依据,已成为当前越来越重要的研究方向,但交通场景中的监控相机大多为单目相机,由于透视因素无法直接获取车辆位姿、车辆轮廓尺寸等三维信息.针对上述问题,提出单目交通场景下基于自标定的车辆三维信息识别算法,首先根据典型的交通场景,建立单目相机的摄像机模型以及较稳定的单消失点标定模型,完成摄像机标定;接着使用深度学习卷积神经网络中的YOLO模型对交通场景中的车辆进行二维目标检测.在此基础上,提出对角线和消失点约束的非线性优化求解算法,结合标定信息完成车辆的三维信息识别及最佳三维目标检测.在公开数据集BrnoCompSpeed和实际高速公路场景进行了实验,实验结果表明,该算法在多种交通场景下均能有效识别车辆三维信息,平均识别准确率超过90%.     

单目式自主机器人视觉导航中的测距研究

针对传统自主式机器人视觉测距方法的缺陷,提出了一种建立在B 对偶空间几何学上的单目摄像机标 定方法,并将其应用到单目式自主机器人的视觉测距中．与OpenCV 标定方法相比,新的标定方法对CCD 摄像机 内参数的计算更为准确,并减小单目视觉测距的总体误差．同时,在引入运动目标自动提取算法的基础上,将目标 车辆的自动检测与实时测距融合为一个完整的系统．通过实际的测量及对比试验,验证了所提出方法的有效性．     

摄像机参数标定实验的设计与实现

在基于位置的视觉伺服中,需要建立将二维图像信息转换为三维坐标信息的图像雅可比矩阵。为了获取高精度的雅可比矩阵本文设计了CCD摄像机参数标定的实验。首先介绍了摄像机标定原理,然后设计了标定实验,最后给出了标定的具体步骤以及实验结果。     

摄像机参数标定实验的设计与实现

在基于位置的视觉伺服中，需要建立将二维图像信息转换为三维坐标信息的图像雅可比矩阵。为了获取高精度的雅可比矩阵本文设计了CCD摄像机参数标定的实验。首先介绍了摄像机标定原理，然后设计了标定实验，最后给出了标定的具体步骤以及实验结果。     

基于单目视觉几何构建的三维扫描系统

为构建基于单目视觉的快速便捷式三维扫描系统,提出一种高精度的单目视觉几何投影的场景建模方法,并开发一种低成本高精度的三维扫描系统。首先,获取平面标定点的图像坐标,经投影变换将其转换为摄像坐标系下的三维空间位置坐标,分别建立平移台面和底座的三维空间平面方程;其次,通过移动平移台面求取同名标定点的空间坐标,求解平移台面的平移向量,并通过落在平移台面和底座上的激光线条求解激光平面;最后,提取图像中的激光光条中心点并将其变换为物体表面的三维点云数据。实验结果表明,投影变换求得的平面方程误差小于0．2％,扫描结果误差低于0．05mm。     

基于二维标定板的摄像机标定

当今摄像机的标定已然成为机器视觉领域研究的重点。在计算机获取图像并转换成数字信号实现三维欧式重建当中,摄像机的标定是非常关键的一步,采用2D共面激光打印标定板,基于Tsai模型两步标定法对摄像机进行标定。基于图像处理算法提取特征点坐标,然后对标定的初值进行多维无约束非线性优化,从而完成整个标定过程,并获得了对摄像机内外参数较为精确的求解。     

双目视觉测量传感器研究

研究了按照激光三角测量原理由 1个线激光器及 2个CCD摄像机组成的双目视觉测量传感器。探讨了 2个CCD摄像机的摆放位置及其对测量精度的影响,确定了其几何参数。在此基础上,论述了其工作过程,包括其标定方法、标定过程、扫描图像采集、特征提取、特征匹配及三维数据生成。该双目视觉测量传感器配合扫描机构(如三坐标测量机 )即可对物体进行非接触式三维激光扫描测量,其测量速度快,精度比较高,可以应用于逆向工程领域。     

便携式数字X射线光锥耦合CCD成像系统研究

与光学透镜和CCD的耦合方法相比,光锥和CCD的耦合器件具有体积小、重量轻、耦合效率高的特点。分析了光锥和CCD的耦合效率对整个成像系统信噪比的影响,阐述了光锥和像增强器、CCD的耦合方法。实验测试结果表明:成像系统的空间分辨力达到4lpixel/mm;对人手的X射线透视结果表明:手部骨骼轮廓清晰,能够对其病变做出准确诊断。     

激光告警机中波长检测系统的FPGA实现

介绍一种用于激光告警机的图像采集与处理系统的硬件设计和软件开发方法。该系统采用线阵CCD获取激光信号,FPGA完成采集控制和信号处理工作,CCD相机与FPGA之间通过Cameralink接口方式传递数据,FPGA采用LVDS端口标准接收数据,数据处理系统由FPGA来实现快速傅里叶变换。实现了激光告警系统的采集与处理的单片集成。对系统各模块分别进行了局部调试和仿真,最后将采集所得的数据频谱图与FFT变换之后的数据频谱图进行比较,结果表明告警系统能够正确探测到目标激光的波长信息。     

基于多传感器信息的前方障碍物检测

月球环境感知是月球车自主导航的关键,月表石块将成为月球车行驶的主要障碍物之一,而依靠单一传感器获取障碍物信息都有局限性。充分利用单目视觉与激光雷达的优势资源,建立传感器信息融合系统。首先,基于模式识别理论的Fisher准则函数二值化CCD图像,并采用阈值面积消除法滤掉小面积区域,再根据8连通判别算法对石块进行标记后,对二值图像分别进行水平和垂直投影变换,画出石块的矩形区域。然后,利用激光雷达的面扫描功能实现融合系统的标定,再基于图像信息确定线扫描的初始位置并进行线扫描,获得障碍目标的三维数据并对其进行中值滤波和聚类分析,进而求取石块的距离、宽度及大致形状信息。     

橡胶密封圈几何尺寸图像检测技术研究

目前油冷散热器件密封圈尺寸检测使用万工显人工目测方法,工作强度高,测量数据稳定性差。针对这种情况,提出了使用万工显、CCD相机、光栅和计算机搭建自动测量系统,实现了密封圈几何尺寸的检测。采用CCD相机替代万工显的目镜,由光学系统将被测密封圈的边缘成像于CCD靶面上,数字图像通过USB口传入计算机,实现图像采集,由固定于测量平台的光栅尺读取平台移动数据。采集密封圈6幅边缘图像,同时把光栅读数读入计算机。经过中值滤波、阈值分割、边缘检测等图像处理方法,结合光栅读数,经过坐标转换,得到了同坐标系下的所有图像边缘坐标,所有边缘坐标数据采用最小二乘法拟合圆,得出密封圈的半径值。实验数据表明,CCD测量系统均方差为0.0001mm,低于目测系统的均方差值0.0005mm, CCD万工显测量系统测量数据稳定性好。     

基于数字CCD相机的高速图像采集系统

介绍了一种基于线阵CCD相机的高速数据采集的方法和系统,该系统采用双CCD相机进行布站并对过靶物体进行拍摄,通过图像采集卡实现计算机对CCD相机的控制,并且完成数据的采集和存储,能够成功运用到高速运动物体的空间位置和速度检测方面,经试验,其实时性和高精度性能使其很好地应用到靶场的立靶精度试验中,极大地提高了靶场试验效果。     

White laser, synced scan [3D scanner]

A 3-D scanner that employs white laser light and yields high-resolution data in files small enough to be handled on a graphics desktop or readily communicated using a modem is discussed. At its heart is a synchronized sensing system that frees up the axis in the data file. The resulting independent depth of field makes it possible to adapt the scanner to a variety of industrial and scientific applications. Because the pixels registered on the CCD camera are used for z coordinates only, the camera can extract more resolution. The system also reduces distortion from shadows and ambient light     

Assessing the influence of temperature variations on the geometrical properties of a low-cost calibrated camera system by using computer vision procedures

This paper estimates temperature influence on geometrical properties of both a single camera and a calibrated camera system, assuming low-cost CCD cameras. It does not cover the effect of temperature on the camera’s electronics. Firstly, the influence of temperature change on camera parameters was modelled and integrated into an existing analytical camera model. A modified camera model enables quantitative assessment regarding the influence of temperature variations for a single camera. Temperature variations also directly influence the accuracies of calibrated cameras. The inability to analytically determine the calibration method error magnitude, led us to experimentally estimate errors regarding calibrated cameras. Finally, the total error regarding calibrated cameras was derived by combining the numerical error of the calibration method with those errors originating from temperature variations. The results show that the influence of temperature variations decreases when increasing the distances of the observed objects from the cameras. On a typical building site, the temperature influence is reflected in the image as an error of less than one pixel.     

一种基于硬件的彩色插值算法

大部分消耗型数字相机都采用单片CCD或CMOS图像传感器,并通过一个彩色滤波阵列来实现,因此在每个像素上只能采集红、绿或蓝一种颜色分量。为获得全彩色图,必须通过插值恢复丢失的色彩信息,通常这个过程被称为demosaicing。鉴于传统方法颜色失真明显,现有方案算法复杂,不利于硬件实现。本文提出一种新的插值算法,引入方向标志位的概念,以及一种平滑的边界检测方案。通过该算法,既可得到满意的插值效果,同时适合数字相机硬件实现,文章最后评估了算法性能。     

基于图像传感器的脉搏三维运动分析

采用一种自主研制的图像化脉搏传感器,采集脉搏动态图像。在单个CCD摄像头固定的情况下,建立投影几何模型,计算所获取的动态图像上特征点的空间位移,得到时域上连续的脉搏信号。结果表明该方法能较好地反映出脉搏波动及传播特性,有利于脉搏传播分析和脉诊客观化的研究。     

基于IEEE1394总线的图像采集处理系统实现

针对卫星激光通信的瞄准捕获跟踪(PAT)系统的图像处理子系统对光信号的检测要求处理速度快,抗干扰能力和实时性强等特点,设计了基于IEEE1394总线的图像采集处理系统来接收CCD传出的图像数据。采用CCD摄像机作为整个系统的光信号探测器,并利用基于IEEE1394总线的图像采集处理系统来接收CCD传出的图像数据。采用了数字信号处理器DSP作为图像处理系统的主控单元,并采用了两片1394芯片分别实现链路层和物理层。对于系统的软件设计,根据角偏差算法的特点,设计处理数据方式为:每采集一个等时数据包就对该数据包进行处理并将结果累加,到下一幅图像传输开始时完成对上一幅图像的处理。经调试,该系统成功应用于卫星激光通信试验系统的激光束位置偏差信号的检测,它具有硬件实现简单,处理速度快,软件升级性好等特点。