相机标定精度的外部影响因素实验分析

本文对特征点与标定图片数量、棋盘格尺寸及标定板位置3个外部因素对相机标定精度的影响进行了相应的对比实验。实验结果表明,标定板上的特征点数量越多,所需的标定图片数量就越少;棋盘格尺寸在10～20mm之间时,标定误差较小;标定板选择在X轴、Y轴方向距相机中心较近且Z轴方向距相机中心较远的位置时,标定结果较好。     

一种基于旋转不变性的角点检测方法研究

针对显微立体视觉标定过程中,因显微成像产生的畸变和模糊而造成棋盘格标定板角点误检的问题,提出一种基于旋转不变性的角点检测方法,研究了棋盘格角点间的几何特征,对所有特征角点进行排序,通过实验建立数学模型,计算筛选的特征角点的置信度,准确提取出棋盘格角点位置,并通过一系列实验对这种方法的准确度、噪点数量以及精度进行验证。结果表明,基于旋转不变性的棋盘格角点检测方法,准确率达到91.2%,重投影误差的均方差约为0.1像素,具有较高的准确性和精度。     

基于后测量策略的摄像机稳健标定方法

针对非理想拍摄条件下得到的图片质量较差导致标定精度下降的问题,提出一种稳健的标定方法.首先构建出一种新的标定参照物,并且采用了后测量的策略确定标定物的尺寸,降低了测量中的相对误差.其次,引入RGB空间信息,辅助进行特征检测,提高了检测的自动化程度,消除了特征的误匹配.实验结果显示,标定的精度与稳健性相比棋盘模板方法有所...     

线结构光三维测量系统中旋转轴的标定方法

为简化旋转轴心线的定位,提出了一种基于平面参照物的现场标定方法.将一个绘制有棋盘格图案的靶标倾斜地放在旋转平台上,控制旋转平台任意旋转几个角度,并拍摄下每个位置处靶标的图片.通过处理这些图片获取靶标上特征点的空间坐标,对这些特征点作圆拟合得到一系列的圆心点,再对这些圆心点作直线拟合,建立起旋转轴的直线方程,完成旋转轴的标定.实验验证了该方法的可行性,实测物体的均方根误差为0.04 mm.     

基于角点灰度分布特征的棋盘格角点检测

在摄像机标定过程中,较差的光照条件和镜头畸变会造成棋盘格角点漏检和角点冗余。分析了角点的灰度分布特性,提出一种基于角点灰度分布特征的棋盘格角点检测算法。为确保在较差光照条件和镜头畸变下,棋盘格图像角点不漏检,算法首先利用角点的灰度分布特性提取候选角点;然后通过迭代的方式提高候选角点的精度并再次结合棋盘格角点的灰度分布特性剔除候选角点中非角点处的伪角点,避免棋盘格角点冗余;最后通过角点处的邻近点合并获得最终的棋盘格角点坐标。实验结果证明,在较差的光照条件和镜头畸变条件下,本算法角点无漏检和冗余。将该算法提取的棋盘格角点应用于摄像机标定,结果显示重投影误差的均方差在0.1pixel范围以内,优于其他算法。     

稀疏激光雷达与可见光/红外成像系统的标定方法

激光雷达与成像系统之间的位姿标定是激光点云与图像像素进行融合的前提。目前主流的离线标定方法中,普通棋盘格标定板用于64线及以上的激光雷达时效果较好,而用于16线激光雷达时由于其数据稀疏而导致误差较大。而且,涉及红外成像系统的标定时,需要特制的棋盘格来获得发射率差异。本文针对稀疏激光雷达点云数据较少的问题,研究了可以同时标定激光雷达与可见光、红外成像系统的方法,设计了菱形九孔标定板,并提出几何约束损失函数来优化特征点的坐标。最后,分别使用红外和可见光成像系统与16线激光雷达进行标定,实验结果表明,平均重投影误差均在3个像素之内,取得了较好的效果。本文方法还能用于稀疏激光雷达与可见光-红外多波段成像系统的标定。     

一种3D激光雷达和摄像机的联合标定方法

针对由摄像机和3D激光雷达组成的无人车平台的外部标定问题,提出一种3D激光雷达和摄像机的联合标定方法。通过激光雷达在地面上的扫描信息,获取激光雷达安装的俯仰角和安装高度;利用黑白棋盘格标定板获取摄像机相对车体的姿态外参数;最后综合激光雷达和摄像机的标定结果,对激光雷达、摄像头、车体进行联合标定。该方法只要让标定板放置于车体正前方,采集一次数据就能满足整个标定过程,实现两种类型传感器的联合标定。实验结果表明该方法有较好的标定效果。     

基于概率分布的相机内参优化方法

相机参数的准确性决定后续视觉任务的实现结果,为了提高相机校准的准确性,提出一种基于概率分布异常值去除和信息增益的内参确定方法。首先用一个摄像机对某个确定规格的棋盘图获取一组图片集,从图片集中随机选取一定数量的图片,使用张氏标定法做N组标定实验;然后将标定结果集按照其服从的概率分布进行异常值去除,将剩余的数据集中各个内参因素值分为3类,并且选择当前根节点下信息增益最大的参数类为最优节点,即以信息增益最大为主线选择最优路线;最后通过对最优路线中标定精度较高的结果集使用中值来估计相机参数。实验结果证明该方法与原始方法比较,提高了准确性。     

面向机器视觉测量的液体透镜调焦系统标定方法

高性能光学成像器件是机器视觉测量的重要基础,液体透镜作为一种结构紧凑的快速电控调焦器件,在机器视觉测量领域中具有明确的应用前景。针对液体透镜调焦器件在视觉测量中性能易受环境干扰、系统内参难以准确标定的问题开展研究。首先,构建了基于Optotune液体透镜器件的机器视觉测量系统,分析了液体透镜器件电控调焦工作机理,提出了调焦系统的电流-焦距数学模型,研究了影响液体透镜调焦系统参数的温度、重力因素作用机理,分别提出了温度-焦距、重力-主点位置影响量传递与补偿数学模型;然后,将上述各系统模型与针孔相机成像模型相结合,提出了液体透镜调焦系统的函数化内参表达式,设计了求取表达式全部系数的标定装置与标定流程,并进行了系统内参标定实验,验证了文中内参标定方法的可行性;最后,利用标定所得的内参对边长30 mm的棋盘格靶标进行了测量实验,通过尺寸测量精度反映内参标定精度。实验结果表明,文中方法能够得到比现有插值法更准确的内参标定结果,其中图像角点空间映射位置误差均值为0.10 mm,棋盘格边长测量结果最大相对误差为0.68%,两项误差比插值法所得内参的测量结果分别减小了27.2%和54.4%。     

飞行时间深度相机和彩色相机的联合标定

飞行时间（TOF）深度相机等深度传感器可以实时、准确地获取深度信息,在计算机视觉领域受到广泛关注。本文以获取同一视野下场景的纹理信息和深度信息为目的,在传统的棋盘格标定方法基础上,针对TOF深度相机的低分辨率和较大的径向畸变的特点,采用角点稀疏的棋盘格作为标定板以提高角点检测的精度,提出一种TOF深度相机和彩色相机的联合标定方法。首先对彩色相机和深度相机单独标定,使用传统的棋盘格标定方法获得彩色相机的内部参数,对使用深度相机所拍的强度图进行畸变校正后再求得深度相机的内部参数。然后,固定两相机内参,多次实验获得两相机之间的相对位置关系,并使用最小二乘法进行优化。实验结果表明,该方法标定精度高,彩色相机的重投影误差最多可减小0.15个像素,深度相机的重投影误差最多可减少0.09个像素,根据标定结果将深度相机所得的深度图投影到彩色相机的视野下所得的投影深度图能和彩色图像精确对齐。