基于道路特征的车载相机标定动态补偿算法

车载相机标定是基于机器视觉的车道偏离报警系统关键技术之一,通过相机透视投影原理和针孔成像模型,采用三线标定法获取相机静态外部参数.根据车辆行驶过程中颠簸振动的特点,通过数学模型分析相机标定精度的影响因素.提出一种基于道路特征的动态补偿算法,根据道路中两条车道线互相平行以及宽度不变的固有特征,对车载相机俯仰角及高度进行动态补偿.利用补偿后的俯仰角和高度值计算车辆在车道线中的横向位置及航偏角.设计一种独立于当前车载相机系统的测试平台,对该补偿算法进行动态测试.仿真和实车试验结果表明,该补偿算法可以明显减小因车辆颠簸而造成的标定误差,从而有效减少车辆横向位置和航偏角的测量误差.     

机器视觉中相机标定方法的研究

介绍了相机标定的基础知识,按照标定流程对标定种类进行划分,相机标定方法有两步、三步以及四步标定方法等。详细探究相机标定按照自标定、基于主动视觉和基于标定物品三类标定划分办法。     

空间遥感相机支架结构的动态特性分析及优化

以相机及其支架结构的整体系统为研究对象，针对支架结构，采用ＣＡＥ的建模和仿真手段探讨了系统的动态特性；对发射过程及工作状态中各种机械载荷的激励作用下的位移的应力响应进行了模拟仿真，对原有设计方案中支架的结构、材料和阻尼等参数进行了改进；在对设计方案可行性评价的基础上，进行了优化设计；为空间相机支架结构的实际工程设计提供了一定的参考及依据。     

一种3D相机标定方法的研究

针对以参数化投影模型为代表的相机标定所求参数多、效率低,且大多数针对特定相机等问题,提出一种以广义成像模型为代表的相机标定方法,直接建立物方平面标定板与像方成像面投影之间的关系。对于Z向标定,通过光条纹中心的直线特性将投影到像面的中心点坐标与实际物方的中心点坐标建立非线性优化模型,利用Levenberg-Marquardt算法与多项式畸变模型迭代算出一阶径向畸变系数,从而完成畸变矫正;将矫正完成的像方坐标与物方坐标通过最小二乘法建立二次多项式关系,完成Z向标定。对于X向标定,提取棋盘格角点像方坐标,再与物方坐标建立多项式关系,完成标定。试验结果表明,对Z轴标定与X轴标定结果均满足精度要求。     

胶片摄影空间相机动态成像质量评价

对以胶片为图像载体的可见光高分辨率空间相机来说,除光学系统本身的像质和胶片分辨力对相机的最终成像质量产生影响外,相机的像移补偿机构、像移速度控制系统、最佳成像焦面位置的确定等都对相机的最终成像质量产生影响,通过对胶片式可见光高分辨力空间相机整机系统的成像理论进行分析探讨,采用光学传递函数的方法进行相机整机系统的像质评价及像面位置的准确标定。详细给出了空间相机的实验室检测和在轨摄影的动态摄影传递函数及数据分析结果,通过理论值与此方法分析出的传递函数值作对比,证明了胶片摄影刀口阴影经付立叶变换等方法处理所得MTF的方法可以用来评价空间相机的动态成像质量,对用实验室实测的相机动态MTF结果来预估相机在轨动态MTF及在轨摄影分辨力方面做出了有益的尝试。     

基于面元模型的非刚性动态场景重建方法研究

场景目标几何变形和运动的同时表述是非刚性动态场景重建的一个关键问题,出现遮挡、开—合拓扑变化、快速运动等情况都可能导致场景重建失败。针对这一问题,研究提出了一种基于面元模型的非刚性动态场景重建方法,利用基于权值算法的深度相机点到平面迭代最近点(Iterative Closest Point,ICP)算法改进了已有系统非刚性变形场估计中ICP能量函数的求解过程。与基于SDF模型的重建方法相比较,基于面元模型的方法支持在线高效更新,占用计算资源更少,更加轻量化。在VolumeDeform数据集上的对比实验表明,改进后的方法提高了系统的鲁棒性,重建的模型更加完整。     

空间相机地面实时动态集成测试技术

为了确保空间相机在轨长期、可靠工作,依据空间相机的系统结构和原理,提出了一种空间相机地面实时动态集成测试方法.采用自开发的星上载荷控制系统仿真设备、动态成像目标生成及模拟系统、主控系统仿真测试设备、CCD成像系统仿真测试设备、编码器仿真测试设备、热控仿真测试设备、电源监控系统和图像快视及数据记录系统等作为单元测试设备,...     

一种结合 TCP 标定的深度相机手眼标定方法

手眼标定是机器人实现视觉引导下精准作业中的关键技术。传统手眼标定和机器人工具中心点(TCP)标定分开进行,存在较大累积误差,同时针对深度相机的手眼标定存在精度不足的缺点。本文提出了一种结合TCP标定过程同步标定深度相机手眼关系的新方法。方法基于深度相机观测和TCP标定相同的标定平面,相机坐标系下标定平面方程和机械臂坐标系下标定平面方程为对应关系,通过平面方程之间的变换来计算手眼关系。本文方法减少了TCP和手眼关系独立标定累积误差影响,节约标定时间和标定件成本。仿真和实测结果表明,本文方法提高了深度相机手眼标定精度,标定后实测位置误差平均为0.2 mm,为机器人视觉控制系统高精度作业所需标定提供了一种新的思路。     

采用移动光靶标的分区域相机标定

针对工业视觉测量中的摄像机标定精度及效率低的问题,提出一种高精度CCD相机分区域标定方法。该方法首先利用三坐标测量机(CMM)带动圆形发光二极管(LED)光靶标按梯形台状做精确空间移动,结合最小二乘椭圆拟合算法求解光靶标的像面位置,并与CMM三维坐标形成精确的空间标定点集。同时,将像平面按圆环形对称结构分割成N个区域,并结合改进的Tsai算法分别对每个子区域进行相机参数的标定。标定实验结果表明:经过分区域标定,相机采集点的总误差比单区域标定法降低了17%(N=8),单点平均误差降低了20%左右。算法可实现自动精确标定点采集,操作过程简单,基本满足中等精度的工业测量要求。所提出的相机标定法可应用于工业视觉测量,特别是大工件测量领域。     

借助于星点标定相机的内方位元素

为满足单个或一批次测绘相机的标定,提出了一种利用已知坐标值的星点对测绘相机进行标定的方法。介绍了该方法的原理以及计算步骤,给出了实验过程。该方法建立在小孔成像的基础上,通过各个坐标系的相互转换,建立起星点坐标和像素坐标之间的联系,以此求解相机内方位元素。与基于平行光管和精密转台的精密测角法相比,该方法不需要昂贵的实验设备,且简化了标定步骤。最后,对标定精度进行了分析,讨论了噪声扰动和已知内方位元素误差对标定结果的影响。分析结果表明,采用该标定方法,相机的主点精度优于3μm(1/3pixel),主距精度优于7μm(小于1pix-el),满足标定精度要求。     

大面阵彩色CCD航测相机的辐射定标

以大面阵彩色CCD航测相机为研究对象,分析其成像过程,提出了影响相机辐射响应特性的各个因素,并以此为基础,建立了辐射响应特性模型.分别在暗场和使用积分球的条件下进行了辐射响应标定实验,通过组合更改输入辐亮度、曝光时间和CCD增益等因素对相机的辐射响应特性进行测量和分析.结果表明,相机R、G、B颜色通道随输入辐亮度变化的辐射响应特性并不相同,但在工作谱段范围内均呈线性变化趋势.采用最小二乘法对辐射标定数据进行拟合,一次多项式拟合结果的决定系数R2值均可达到0.999以上.当输入辐亮度不变时,相机输出图像灰度值随曝光时间或CCD增益的变化星线性变化趋势,从而为其它工作条件下辐射响应特性曲线的推演奠定了理论基础.将相机辐射响应标定结果应用于相机调光功能,成像结果表明,获得的图像亮度适中,图像平均灰度值满足调光要求.     

检校场标定长焦航测相机参数

为实现长焦航测相机内参数及畸变参数标定,提出利用室外检校场对相机进行标定的方法。介绍了该方法由初值到精确值的两步法的求解步骤、计算过程及实验过程。首先通过给定已知特征点位置信息以及不同角度不同位置下拍摄的影像,通过特征点提取及匹配,根据像点坐标与世界坐标的线性对应关系,基于直接线性变换算法建立约束方程求取相机参数初值,进而通过混合LMQN(Levenberg-Marquardt与Qusai-Newton)迭代优化加速求解精确值。与精密测角法比无需精密设备的操作及记录,只需不同位置不同姿态拍摄多张包含精确位置信息的检校场影像即可。最后进行标定实验并对结果分析,基于检校场的标定方法在参数解算中特征点最大投影误差为2.471pixel,标定参数主点精度为9.7μm(2pixel),主距精度为4.3μm(1pixel),解算相机拍摄位置精度0.035m,满足测绘应用的精度需求。     

测绘相机的温度适应性

分析了温度对三线阵测绘相机传递函数和交会角的影响,通过热光学计算确定了测绘相机的热控指标.首先,在设定测绘相机热载荷状态的基础上,用有限元方法分析了温度场及热弹性变形;利用Zernike多项式进行波面拟合,代入光学软件考察温度对光学系统传递函数的影响,得到测绘相机光学传递函数在假定温度场作用下的下降系数.然后,进行了测绘基座的热尺寸稳定性分析.并在此基础上考察了温度对测绘相机交会角的影响.实验显示,上述分析避免了热控设计的过设计或设计不足,为制定合理的热控设计指标提供了数据依据.     

不同光照条件下数字CCD相机响应不均匀性研究

数字CCD相机光电输入输出响应不均匀特性是其用于光束远近场能量分布测量的重要参数,因此研究数字CCD相机的响应不均匀性,是保障激光参数测量系统测量精度的关键技术环节。从理论上分析了数字CCD相机光电响应不均匀性的原因,通过建立数字CCD相机响应不均匀性测试系统和三维模型,推导出了数字CCD相机相应不均匀性的计算公式,对数字CCD相机的响应不均匀性进行测量与分析,给出了测试系统的结构框图和部分测试结果。     

空间相机成像参数配置功能检验

介绍了空间相机成像参数配置的基本组成和作用,讨论了成像参数配置功能缺陷对相机成像质量的影响,应用数学方法分析了成像参数配置功能抽样检验的测试风险。基于自动测试系统,提出了一种空间相机成像参数配置功能全面检验的方法来解决测试覆盖性和测试效率之间的矛盾。应用本文提出的测试系统和检验方法对空间相机成像参数配置功能进行了全面检验。结果表明:本方法实现了成像参数配置功能的100%覆盖检验;每条参数测试判读时间缩短为40ms;完成相机成像参数全面检验的测试时间大约为50min。该方法能够有效测试出成像参数配置功能故障,满足了空间相机高效测试、零质量缺陷的要求。     

快速动态真空校准装置的研制

快速动态真空校准装置由校准系统、高速数据采集与控制系统、抽气系统、烘烤系统、供气系统5个部分组成。采用快开超高真空插板阀与不同几何尺寸限流元件的组合实现标准压力建立时间在18. 12～658. 13 ms范围的调整,采用容积比为1 573. 9的下游室与上游室实现动态真空1 000倍以上的阶跃。通过ms量级稀薄气体快速膨胀过程数值仿真获得了快开阀与限流元件不同流态下随时间的流导函数,并采用动态响应特性经过优化的电容薄膜真空计(响应时间1. 07 ms)实验验证,快速动态真空校准装置校准范围10~(-1)～10~5Pa,合成标准不确定度为14%。     

Topology optimization of transient problem with maximum dynamic response constraint using SOAR scheme

Frontiers of Mechanical Engineering - This paper proposes a novel method for the continuum topology optimization of transient vibration problem with maximum dynamic response constraint. An...     

粘弹性复合结构动力响应的精细积分解法

利用扩阶状态变量，提出了一种弹性一粘弹性复合结构动力响应的分析方法，并把精细积分法引入到该问题的计算中来，使复杂问题得到简便的解决。通过计算实例，并同现有的计算方法比较，说明了该方法的有效性和精确性。该方法具有公式简单，编程容易，精度高，计算速度快等优点。