图像测速法的摄像机标定技术

针对漂浮在空气中或者液体中的粒子的速度测量,提出了一种基于双目视觉的测量方法。采用两个光轴相互垂直的CCD摄像机,分布在测量腔体的左右两侧。结合系统的几何结构特点,两个CCD摄像机分别标定,将标定模型方程转化为多项式形式,利用最小二乘原则获取平面模型标定参数,然后再利用公垂线距离最短原则实现三维坐标测量。实验给出了三维坐标的偏差分布图,证明这是一种实用有效快速的标定方法。     

双摄像机光笔式三维坐标测量系统研究

基于双目立体视觉传感器三维测量模型和空间坐标变换原理,采用最小二乘冗余算法,讨论了双摄像机测量空间三维点坐标的基本原理,建立了视觉测量系统的非线性测量方程.通过实验验证了双摄像机光笔式三维坐标视觉测量系统建立的可行性.     

跟踪测距式三维坐标视觉测量系统

提出了一种跟踪测距式视觉坐标测量系统,主要由一架摄像机、一台激光测距仪、一台计算机和一支光笔组成。测量时,摄像机测量光笔上四个光反射点的方向,依据这些方向激光测距仪可跟踪捕捉到任一光反射点,并测量出某一光反射点到激光测距仪的距离,由测得的方向和距离系统可计算出光笔笔尖接触点的三维坐标。根据四点透视问题(P4P)原理建立了系统的数学模型,由于摄像机测得的距离参数的引入,使得该数学模型(P4P问题)可以线性求解,而且解具有唯一性,推导出了被测点三维坐标的求解公式。和单摄像机视觉坐标测量系统的比对实验结果表明,在Z,Y,X轴方向上的测量稳定性精度可分别提高0.366mm、0.031mm和0.011mm。     

光笔式单摄像机三维坐标视觉测量系统

提出了一种光笔式单摄像机三维坐标视觉测量系统,系统主要由一支光笔、一架摄像机、一台笔记本电脑组成.光笔是一种手持式触发测头,在笔休上装有三个与球形笔尖测头中心成一条直线的点光源(发光二极管).测量时使笔尖测头接触被测物体表面,摄像机摄取笔体上三个发光二极管的像,由三个发光二极管的像面坐标就可计算出被测点的三维坐标.运用三点透视原理(P3P)建立了系统的数学模型并推导出了被测点坐标的求解公式.在三坐标测量机上做对比实验,实验测试结果表明,该系统达到了大尺寸现场测量要求的精度.     

基于双相机的计算机视觉坐标测量系统

为了解决单相机坐标测量模型中轴向定位重复性差的问题,研究正交双相机视觉坐标测量系统;系统由一支特制光靶标、两台正交放置的CCD 摄像机和一台电脑组成.在单相机测量模型的基础上引入冗余算法,使得两个正交单相机系统相互补偿对方轴向测量误差,从而实现高精度的空间三维坐标测量;实验采用最简的共线三点测头模式搭建测试装置,在测量距离1 500 mm 处各个方向分辨率优于0.2 mm ,与坐标测量机移动对比测量精度达到±0.15 mm .     

基于无标定全局视觉反馈的三维运动目标的的图像跟踪方法

研究机器人在摄像机图像平面对三维运动目标的跟踪方法,在摄像机模型未知及机器人与摄像机关系没有标定时,利用雅可比矩阵,可直接从图像上观察到的机器人手爪和运动目标之间的位置误差,计算出机器人手爪为消除这个误差的期望运动。并给出雅出矩阵形式的推导过程。     

计算机单目视觉测量系统

为了精确实现对空间物体的测量,提出了利用线激光、单CCD相机、小孔成像与激光面约束模型的激光线测量法。引进三维信息已知的标准阶梯块,作为激光面约束的标定块。由计算机控制摄像头对实物连续拍摄和实时处理,提取激光线上的像素坐标,利用建立的模型将二维坐标转换成三维坐标,再以点云的形式重构出物体,实现三维自动测量。实践中检测系统测量精度可达到0.05mm。     

基于无标定全局视觉反馈的三维运动目标的图像跟踪方法

研究机器人在摄像机图像平面上对三维运动目标的跟踪方法。在摄像机模型未知及机器人与摄像机关系没有标定时 ,利用雅可比矩阵 ,可直接从图像上观察到的机器人手爪和运动目标之间的位置误差 ,计算出机器人手爪为消除这个误差的期望运动。并给出雅可比矩阵形式的推导过程     

基于光谱分析的主动式距离图像获取方法

Rainbow三维摄像机是一种基于光谱分析的快速在维信息获取方法,该方法利用连续变化的彩色光谱照射景物,彩色CCD摄像机摄取的景物图像将呈现有规律的颜色变化,而且不同的颜色（波长）构成了不同的空间颜色面,通过标定这些颜色面和摄像机成象模型,即可计算同图像中各点的三维坐标。     

光栅投影式三维摄影测量仪的几何标定方法

光栅投影式三维摄影测量仪利用了时域结构光投影技术和立体视觉测量原理获得三维点坐标。针对传统标定方法易受镜头畸变影响和标定约束方程少导致精度下降的问题,采用了非线性的摄像机和投影机模型,并提出了二维的投影机模型;使用多平面法标定了系统测量所需的摄像机和投影机几何参数;为进一步提高参数精度,采用Levenberg-Marquardt算法优化了摄像机和投影机模型。实验结果表明,该方法操作简单,无需精确的位置和姿态调整,标定的绝对精度为0.2pixel,相对精度为1/5000。     

用于机器人视觉的大景深便携式三维扫描系统

针对机器人视觉对便携式三维扫描系统的大景深要求,利用Scheimpflug条件对CCD平面进行偏转,成功地将扫描系统的景深从30mm提高到了100mm以上;并根据CCD偏转后的摄像机模型,在理论上完整地推导了便携式集成三维扫描系统的物像关系方程。针对景深扩大后带来的测量精度降低的问题,提出了一种对系统全景深范围进行分段校准的新方法,提高了测量精度与系统分辨率。三维重建时,根据被扫描物体所对应的图像点在像平面上的不同位置分别调用不同的标定参数将二维图像坐标转变为物体的空间坐标,测量精度可以达到0.06mm。     

一种新的双目固定式机器人三维视觉定位方法

三维视觉定位是基于位置的机器人视觉伺服的重要步骤,直接影响到系统的控制精度。本文针对眼固定式双目视觉机器人,提出了一种基于基坐标系的直接视觉定位方法,通过点-极线对建立齐次线性方程组以求解包含了双摄像机相对位置等信息的基本矩阵,再根据基本矩阵的性质将其分解为双摄像机相对于机器人基坐标系的投影矩阵,进而通过由空间平面确定的直线方程直接进行基于基坐标系的重建。该方法简单直接易于实现,相关实验通过将重建得到的坐标与实际坐标相比较,验证了该定位方法的精确性和有效性。     

单CCD摄像机的一种三维自动测量系统

本文介绍了利用光截面发射器、单CCD摄像机和双定向技术实现物体表面三维自动测量的系统.文中叙述了系统的组成和测量原理,详细介绍了利用控制板的单CCD摄像机双定向技术,将三维问题简化为两次二维求解的解算过程,空间三维坐标的自动解算和实物模型的量测等.系统中使用的直接线性变换(DLT)方法具有形式简单、方便实用、解算稳定可靠的特点,在解算过程中无需相机的内外方位元素.系统所用的方法是单CCD摄像机进行物体表面三维自动测量的新途径.     

一种移动视觉测量系统的建模及标定方法

针对一种立柱式二维移动视觉测量系统,提出了其数学模型的建立和标定方法。分析了测量原理和系统组成,并通过对运动定位和摄像机成像的独立建模,构建了符合测量原理的整体数学模型。标定时,在完成对定位误差等13项几何误差标定的基础上,通过移动摄像机使圆孔靶标的像平均分布在摄像机的像面上,根据靶标的工作台位置、像点坐标、以及测量时对应的运动机构移动量,利用最小二乘非线性拟合方法实现对摄像机成像模型参数的标定。实验结果表明:经建模和标定后,测量平均误差为1.8μm。利用该方法进行移动视觉测量系统的建模和标定,可以有效地保证系统的测量精度。     

基于LS-SVM的立体视觉摄像机标定

利用最小二乘支持向量机来直接学习图像信息与三维信息之间的关系,不需确定摄像机具体的内部参数和外部参数.在双目视觉的情况下,两摄像机的位置关系不需具体求出,而是隐含在映射关系中.根据最小二乘支持向量机与摄像机标定的特点,提出了基于最小二乘支持向量机的双目立体摄像机标定方法.将摄像头采集到的图像的像素坐标作为输入,将世界坐标作为输出,用最小二乘支持向量机使网络实现给定的输入输出映射关系.该方法同BP神经网络预测结果对比表明:基于最小二乘支持向量机的双目视觉标定方法速度快,实时性好,能有效提高标定精度.     

立体视觉曲面重建与系统误差分析

采用立体视觉空间曲面重建技术对三维曲面表面成像进行边缘提取、图像匹配、匹配点空间位置计算等步骤,得到三维曲面表面点的空间位置,利用空间点信息对三维曲面形状进行重建,恢复曲面三维形状;并讨论了立体视觉系统的摄像机分辨率、测量范围和摄像机间距等参数之间的关系.利用该方法对堆积物表面形状及体积进行测量实验结果表明,该方法能准确、快速、方便地给出三维曲面的形状.     

基于模糊神经网络的双目视觉系统的研究与准确度

在机器视觉系统中,由于深度信息的丢失,镜头的畸变等因素的影响,使得摄像机的模型是非线性的.在采用模糊神经网络对双目视觉系统标定时,以特征点投影到左右图像的坐标为4路输入,以网络的3路输出和该对应点在世界坐标系坐标的均方值为性能指标;根据梯度下降法来调整和最终获得一组稳定的隐含神经元与输出神经元之间的连接权值,以及高斯型隶属函数的参数(均值与标准差);这样可以用模糊神经网络的权值与隶属函数来代替双目视觉系统两个摄像机的投影矩阵,以描述三维空间特征点坐标与对应点在左右摄像机图像之间的关系,实现系统的标定.     

激光单目视觉焊缝起始点导引技术

针对弧焊机器人自动化焊接过程中初始焊接位置定位问题,本文提出了一种十字激光单目视觉的两步导引法.首先,找到成像平面上焊缝起始点坐标,以光轴中心为原点,光轴中心与该点的连线为z轴建立新的坐标系,通过求解新旧坐标系之间的旋转矩阵,控制机器人调整摄像机的姿态,使目标点位于摄像机光轴;然后,结合十字激光发生器,控制机器人沿摄像机z轴逐渐向焊缝起始点靠近,直至十字激光交叉点与焊缝起始点重合,即获得焊缝起始点的三维坐标,将该坐标反馈给机器人,控制焊枪运动至焊缝起始点.试验结果表明,该方法能够在保证焊接精确度的情况下实现对焊缝起始点导引.     

空间三维表面测量的新方法

利用CCD摄像机获取空间图像 ,采用面积相关与灰暗度相关性的方法 ,计算三维复杂表面坐标 ,提供了一种使用光摄像程序减小测量误差的方法 ,并对该测量方法的未来研究作了展望     

三维点云无线遥控测量台的设计与标定

使用数控测量台和双目立体视觉测量设备实现被测样件完整的三维点云测量。设计了一种具有有线和红外遥控两种控制模式、可实现二轴移动和二轴回转运动的测量台,提出了一种标定测量台旋转轴的方法。在测量台上粘贴3个以上圆形标靶点并控制测量台绕待标定轴转动,使用测量设备获取测量台两个不同转角位置的标靶点三维坐标点集,利用点集坐标计算出待标定轴在摄像机坐标系下的一个位置,由多个位置优化完成轴的标定。实验结果表明,测量台的控制方式柔性、方便;标定方法简便、成本低、稳定可靠。