基于射影变换几何不变性的数码相机双目定位模型

对2008年全国大学生数学建模竞赛A题进行了剖析.基于透视射影变换的理论,建立求靶标上圆心像坐标的数学模型;根据题中所给数据,利用射影变换保持点的共线及交比不变的性质,对该模型的精度和稳定性进行了验证;根据2架相机的相机坐标系与世界坐标系的相对位置建立模型,求得2架相机的相对位置.     

空间矢量的单画幅测量分析

本文提供一种由单画幅测量空间矢量的方法.用相机拍摄标定立方体实现相机标定;对空间直线成像,通过求解直线在图像上的消隐点,求解空间直线在相机坐标系下的方向矢量.模拟分析和实物计算均表明,该测量方案是可行的.     

一种搭载深度相机的机器人手眼标定方法

针对机器人手眼标定过程中人工标定时间长和标定误差大的问题,以双目测量为基础,设计了一种基于深度相机的机器人手眼标定方法.深度相机对标定物进行成像并建立点云模型,通过标定物的特征点视差及深度值反映摄像机的空间关系,同时导入机器人基坐标系下坐标,计算手眼关系变换矩阵,完成机器人手眼关系标定.实验表明:该方法标定的平面误差不...     

四角形点集间的射影变换的表达式

射影平面上,任意无三点共线之四点到任意无三点共线之四点的射影变换是存在且唯一的,是射影几何非常重要的基本定理.通过对射影几何基本定理进一步讨论,利用基元变换法及矩阵运算,推导出四角形点集间射影变换的明确的表达式.     

一种基于数字图像的空间测距算法及仪器研发

根据相机小孔成像原理,建立基于数字图像的空间测距数学模型,利用双目相机采集被测物在空间坐标系的平面图像信息(像素坐标),标定相机内外部参数,确定像素坐标系、图像坐标系、相机坐标系和世界坐标系之间的关系,通过平面图像上的像素坐标计算被测物两点之间的空间距离。按照便携式、低功耗、兼容性的原则,研制基于数字图像的空间测距仪器,设计仪器的图像采集、数据传输、数据交换、数据处理模块。实验证明基于数字图像的空间测距仪器的测量误差小于1%,在机器人视觉、非接触工程测量、智能制造等领域具有广泛的使用价值。     

异型柱面车铣组合加工机床运动功能创成研究

利用车铣加工时刀具与工件的位置关系模型,建立了工件瞬时切削点在工件坐标系和机床坐标系中的描述矩阵,并由描述矩阵结合工件和刀具相关信息确定刀具位姿矩阵,为刀具姿态控制提供理论依据.通过进一步分析刀具位姿矩阵的特征,设置相应运动单元,求解异型柱面车铣组合加工机床基本运动功能方案,并对运动轴进行合理配置.对基本运动方案进行运动级联分解和变异设计可求出功能扩展性运动方案.     

一种基于多灭点标定数码相机内外参数的方法

提高相机定标精度,简化定标过程,是计算机视觉研究的重要内容.利用包含至少4组平行线和两个定标点的模板,对模板一次拍照即可标定相机内外参数.先利用Hough变换,检测出模板图像中的各直线,确定对应的灭点;再把灭点坐标及已知的各组平行线的方向向量代入隐参数矩阵计算方程,得到相机的隐参数矩阵;最后对隐参数矩阵进行分解,依次得到相机的内部参数矩阵和旋转矩阵,然后利用模板中两个已知空间坐标的定标点计算相机的位移矩阵.该方法的求解过程仅涉及到线性方程组的求解,定标精度高、稳定性好,与基于主灭点的定标法相比,不需要相机做任何运动,定标过程简单,具有一定的理论意义和实用价值.     

一种生成新坐标系的普适三点模型及其应用

测量中经常涉及坐标系生成与转换问题,以左手系为例,推导了基于任意旋转角的平面直角坐标系顺时针变换模型,该模型也适用于右手系的逆时针变换,且旋转矩阵与旋转角大小无关,和坐标轴的顺序及旋转方向有关。在此基础上,针对工程与工业测量中的空间直角坐标系的生成与变换,提出了基于任意不共线三点生成新坐标系的普适模型,该模型通过在坐标逐步变换过程的旋转参数计算中加入详细判据,从而克服传统三点法生成新坐标系对三点的分布限制,用户可以按照任意需要生成新坐标系,并将该模型应用于非量测相机标定控制场的坐标系建立,验证了模型的可靠性。     

基于球极射影的TextCC输入向量规范化方法研究

角分类神经网络TextCC可依据余弦相似度对文本快速分类.在定义了n维实空间中的点在n+1维实空间单位球球面上球极射影的基础上,对n维空间中欧氏距离与n+1维空间中单位球球面点夹角的余弦的关系进行了定量分析,给出了一种基于球极射影的向量规范化方法.为使TextCC能够依据欧氏距离快速分类,依据球极射影的性质,TextCC隐层权矩阵的构造被规定.     

一种基于参考平面的直线距离测量方法

根据射影几何中的灭点原理提出了一种基于参考平面的直线距离测量方法。在已知标定相机内部参数的前提下,利用放置在参考平面（如地平面）上,已知尺寸的平面矩形作为标定物,建立相机与参考平面间的空间关系。在相机位置和焦距不变的情况下,拍摄一张数字图像,可以利用基于参考平面的直线距离测量方法计算参考平面中任意两个特征点间的直线距离。提出的测量原理和方法具有定标物和测量步骤简单、测量精度高的特点,在工程测量领域具有广泛的应用价值。     

正交双目视觉长轴类零件装配端位姿检测方法

为解决非正交双目立体视觉在长轴类零件三维位姿检测中需要多个特征点进行匹配,计算量大以及视野中难以获取整个零件的图像等问题,提出一种基于正交双目立体视觉检测长轴类零件装配端三维位姿方法.采用光轴正交的两个相机同时采集长轴类零件装配端的图像,分别采用亚像素法对所采得的图像进行处理,可以得到被检测长轴类零件装配端在两个相机图像坐标系内的位置和姿态,再依据正交双目立体视觉模型对两组位置信息进行融合得到其三维位姿.实验结果表明:利用两个CMOS相机构成的正交双目立体视觉能够快速、精确检测长轴类零件装配端的三维位姿.该方法只需要一个特征点进行匹配,计算量小、简单易行,适用于通过机器视觉引导工业机器人进行精密长轴类零件的快速装配.     

基于三维测量的奶牛体型性状指标的数据采集

采用立体视觉的三维测量方法重建奶牛的三维模型,实现了对奶牛的体型性状指标测量,首先通过立体标靶进行摄像头的标定,然后利用SIFT（scale invariant feature transform）尺度不变特征点匹配算法对图像进行特征点提取与匹配,最后通过投影矩阵计算匹配特征点的三维坐标;针对双目视觉中摄像头视角范围受限问题,提出通过在相邻视点的公共区域设置标记点,根据标记点计算不同坐标系的转换关系,将各局部特征点转换到统一坐标系下,从而实现不同视点下各局部区域的三维拼接.实验表明,采用该方法重建的奶牛模型较理想,测量精度和测量效率满足评定要求,能够取代手工测量.     

基于双目视觉自动识别系统的应用研究

本文在研究双目视觉和国内外康复系统发展现状的基础上,提出将计算机双目视觉技术应用于人体康复理疗自动识别系统,研究基于计算机双目视觉技术的人体康复过程自动识别系统.计算机立体视觉是机器人研究的重要内容,被人们广泛研究.随着研究的不断深入,计算机双目视觉技术在生物医学、制造工业和信息工业等领域逐渐显示出很好的应用前景.本论文研究从两幅二维图像获得三维场景的计算机平行双目视觉技术.主要研究目的是通过利用同一康复训练肢体的两幅不同图像实现空间三维坐标的重建.     

双目视觉传感器的自动标定

双目视觉传感器在三维激光扫描测量中已得到广泛应用，其标定的简易与精确程度直接影响了三维激光扫描测量仪的使用。利用含有多个圆形标志的标定块以及两步标定方法，采用动态闽值分割，边缘提取，轮廓自动跟踪等技术，实现了对其自动标定。标定结果显示，自动化程度及标定精度较高，且具有较好的抗干扰性及稳定性。     

双目立体视觉在光电子器件自动对接系统中的应用

介绍了双目立体视觉在光电子器件自动对接系统中的应用。该系统以线性成像模型为基础建立了双目立体视觉系统的数学模型,介绍了视觉系统标定的实现,包括标定点提取、特征点定位等。通过光纤对接实验验证了该方法的有效性和可行性。     

用虚拟显示技术实现立体视觉检查

立体视觉功能是宇航员、飞行员、高速车辆的驾驶员在身体检查中必须检查的项目。根据视觉生理理论,并参照军用光学仪器通用规范,提出一种应用现代计算机技术、虚拟光学技术实现的立体视觉检查方法。详细介绍了立体图像对的设计。用计算机产生随机点立体图像对,左右图像的视差越大,图形离开背景的距离也越大。通过计算机控制不同视差的立体图像对生成,将计算机产生的立体图用虚拟成像技术呈现在受检人的眼前,定量检测人眼的立体视能力。具有简便易行、精度高的特点。大量实验证明该方法应用在人体的立体视觉检查中,能够替代传统的立体视觉检查方法。     

基于双目视觉的运动目标检测系统

为了满足室内环境监控的需求,提出一套基于双目视觉的运动目标检测系统。该系统由数据采集与存储模块、运动目标检测模块、对应点匹配模块和测距模块共四部分组成。运动目标检测模块对采集到的双通道视频分别采用背景差分法进行目标提取,然后对双通道的每帧图像进行粗匹配,并采用尺度不变特征变换算法进行精匹配,找到双通道图像的匹配点对,完成运动目标的距离测量。经实验证明,新系统可以有效提取运动目标,并进行距离测量,尤其可以解决目标物被部分遮挡的距离测量问题。     

基于单CCD尺寸检测的摄像机标定方法

为提高机械零件尺寸检测的精度,针对Tsai两步标定法中初始参数不精确的问题,提出了基于直线投影约束的三步标定方法.该方法首先利用直线投影约束条件求解出图像中心点和畸变参数的初始值,然后结合径向排列约束条件求解超定方程组得出全部外部参数和余下内部参数值,最后对全局参数进行非线性优化.为验证提出方法的效果,通过建立基于图像模板的世界坐标系实现,即首先利用图像像素坐标求取摄像机坐标,再将摄像机坐标进行归一化,利用外参数矩阵就可以求解出图像点的世界坐标.结果表明,该方法可以有效提高摄像机标定的精度,像素误差可达0.126 5像素点,单目视觉尺寸检测中任意两点距离误差小于0.41%.     

一种数码相机定位模型的求解算法

为了解决数码相机定位问题,利用双目定位法,在确定物平面坐标系与像平面坐标系的坐标变换矩阵的基础上,提出了一种同侧共切线算法,结合算例证明了这种算法可以有效地求解此坐标变换矩阵。     

基于特征匹配算法的双目视觉测距

距离测量作为障碍物检测以及路径规划的前提和基础是机器人研究领域的一个重要分支。在众多测距方法中,由于双目立体视觉具有信息丰富、探测距离广等优点被广泛应用。本文将改进的SIFT特征匹配算法应用到双目视觉测距与标定系统中。首先建立双目视觉测距模型,测量值由空间物点在左右摄像机下的像素坐标值决定;其次根据该模型的特点提出了基于平行光轴的双目立体视觉标定方法;最后利用改进的SIFT特征匹配算法,提取匹配点的像素坐标完成视觉测距。实验结果表明,根据测量数据对障碍物进行三维重建,相对距离与真实场景基本吻合,能够有效地指导机器人进行避障。