基于三维测量模型的立体视觉传感器的现场标定技术

提出了基于双目立体视觉传感器三维(3-D)测量模型的传感器现场标定技术,并建立了标定数学模型。相关实验表明,这种标定方法简单,具有较高的标定精度,最大尺寸测量误差小于0．05mm,对标定环境及靶标的摆放姿态无严格要求。     

三线结构光视觉传感器现场标定方法

三线结构光视觉传感器由于获取信息量大、测量速度快等特点被广泛应用于工业现场测量。为了实现传感器高精度、快速的现场标定,提出了一种基于支持向量机的三线结构光视觉传感器标定方法。首先,设计标定靶标;其次,采集靶标图像后提取特征点亚像素坐标值;再次,基于支持向量机方法建立特征点的图像坐标和三维空间坐标的映射模型;最后,将待标定点图像坐标输入映射模型,即可得到三维空间坐标,实现对三线结构光视觉传感器的直接标定。实验验证,Y轴、Z轴方向上的测量绝对误差均值分别为0.021 1 mm和0.015 0 mm,具有较高的标定精度,且该标定方法标定过程简单、快速,适合现场标定。     

机器人激光扫描系统现场标定技术

针对机器人激光 扫描系统现场标定问题,提出了一种基于交比不变性的线结构光传感器标定方法,允许平 面参 照物在传感器测量空间中自由移动,通过摄像机拍摄多幅平面参照物的图像即可对光平面进 行标定;同时, 提出一种定点变位姿的机器人手眼关系标定方法,采用一个直径已知的标准球作为手眼标定 参照物,控制 机器人分别以纯平移运动和变姿态运动的方式带动视觉传感器对标准球的球心坐标进行测量 ,根据固定点 约束标定手眼关系。实验结果表明,本文标定方法有效、快速,可以用于机器人激光扫 描系统现场标定。     

任意位姿平面靶标实现立体视觉传感器标定

提出一种基于任意位姿平面靶标的立体视觉传感器标定新方法。利用平面标定参照物,并允许其在测量空间内自由移动,结合镜头畸变的摄像机标定数学模型,实现传感器中摄像机标定;在立体视觉传感器三维测量模型基础上,引入特征点约束优化传感器结构参数,同时实现了传感器现场标定。该方法降低了标定设备的成本,灵活方便,切实可行。实验结果表明,该方法标定精度高,已标定传感器测量空间距离的相对误差优于0．3％。     

移动机器人视觉传感器的现场标定技术

提出一种实用的移动机器人双目视觉传感器的标定技术。为解决非线性标定过程中解的不稳定性,根据透视投影的交比不变性和透镜成像的径向排列约束(radial parallelism constraint,RAC),线性标定摄像机的内部参数。然后,假定内部参数不变,从双目成像机理出发推导出本质矩阵的分解形式,线性标定出旋转矩阵和与实际只相差1个比例因子的平移向量。最后,由已知两个控制点之间的距离,求出实际的平移向量。实验表明,该方法具有与传统方法相同的精度,并且可实现外参数的现场标定。     

大视场摄像机高精度快速现场标定方法

针对大视场视觉测量系统中摄像机标定参数在测量过程中变化导致测量精度降低严重以及参数计算耗时大的问题,提出一种"预先标定+现场校正"模式的大视场摄像机高精度快速现场标定方法.在测量开始前,利用空间方向位置已知的光束投射到测量现场的实际平面上形成的一定数量的光点进行摄像机参数的精确预先标定;在测量过程中,使用相对视觉测量系...     

大尺寸空间角度检测系统的现场标定方法

为了实现大尺寸空间异面直线夹角检测系统的现场标定,提出了基于待测对象的现场标定方法。结合一个具体的工程实例介绍了系统的测量方法,针对系统内部机器视觉子模块的测量对象提出了适于现场快速实施的标定策略。分析了影响系统检测精度的各项误差源,给出了系统标定板的设计加工方案。研究了系统的框架设计和标定板布局的合理性。设计了标定环节的数字图像处理流程,并给出了各个步骤的处理结果。实验结果表明,在光照条件为355lx的情况下,采用所提出的标定方法使视觉检测系统的误差均值由0.065123°缩减为0.00219°,补偿效果满足要求,系统对于间隔7m的异面角度的标准测量不确定度为0.114°。     

巡线机器人视觉导航中的摄像机现场标定

为在工作现场对巡线机器人视觉系统中的摄像机进 行标定,提出了一种自动化的标定方法。方法首先通过视觉检测地线和线上的运动目标,发 现目标后,控制机器人沿地线作低速运动。检测到目标进入处理区域时,记录目标上最前端 点的坐标,然后变换2次视角,获取3个视角下的一系列图像。在处理中, 提取每个视角下间隔Δn帧的n幅图像中目标上的最前端点,以通过该点的地线 的垂线与地线两侧边缘线及轴线的交点形成 2×(n－1)的棋盘格,并对格点进行校正。然后利用地线尺寸、机器人速度和被处理帧间的 时间差等已知条件,获取图像中的点 与其三维空间点间的对应关系,最后利用张氏标定法相同的处理方式,解算出摄像机的内外 参数。结果 通过实验验证,以张 氏标定结果为准,该算法对内参中的焦距误差不超过5%。通过本文算法,可实 现摄像机的工作中的自动标定,无需人工拍摄标定参照物,不需人工干预,能较好的实现自 动化。     

新型三维视觉测量结构光平面标定方法

结构光平面标定是结构光三维视觉测量中的重要环节。传统的标定方法需要昂贵的设备,效率低下,步骤复杂。提出了一种新的三维视觉系统中结构光平面的标定方法。该方法仅使用一个简单的二维平面靶标,在保证靶标与结构光相交的前提下,靶标在摄像机可视范围内自由移动数个位置。对于移动到各个位置的靶标平面,分别建立对应的世界坐标系,并计算该世界坐标系与摄像机坐标系、图像坐标系的转换关系。通过处理算法,可以将每一个位置得到的结构光平面与靶标平面的交线方程统一到摄像机坐标系下。使用最小二乘法拟合多条交线可以标定出结构光平面在摄像机坐标系下的方程。实验证明该方法效率高,步骤简单,具有很好的通用性。     

基于双目立体视觉的线结构光标定方法

结构光三维轮廓测量方法目前是三维形状测量的热点,而其中的线结构光技术因其成本低、效率高、精度高成为复杂物体三维轮廓测量方法的典型代表。然而,现有的线结构光法在应用中存在着标定困难、标定精度低等问题,对此,结合双目视觉系统与具有固定特征点的靶标,建立了一种高效、可靠的激光平面方程标定方法。该方法仅需要一个平面靶标和一个额外的相机,只记录两处位置的标定图像便可完成测量系统标定工作。工作时,首先结合左、右标定图像提取的光刀中心和角点获得特征点的像素坐标;然后,通过匹配左、右图像上对应的特征点,确定相机坐标系下特征点的三维坐标;进而,基于多组不同位置的三维特征点坐标,利用最小二乘法拟合激光平面,获得激光平面方程的参数。以标准块为样品的长度测量实验表明,该方法灵活实用、靶标设计简单、具有特征点丰富的优点,相比于典型标定方法,其可高精度地完成系统标定工作,量块宽度测量实验的结果更接近于参考值。另外,对比商用线激光传感器的测量结果,文中方法的测量精度提高了约10 μm。

     

红外与激光工程

无人机在复杂战场环境下,因敌方无人机外形、颜色等特征较为相似,现有基于底层视觉特征无法快速地对其进而准确的识别,从而造成误检测甚至误打击等事件的发生。针对这一问题,文中提出基于稀疏自动编码器融合底层视觉特征的算法,对无人机目标对象进行识别。算法首先利用底层视觉特征描述子（GIST、LBP）以及稀疏自动编码器（Sparse Auto-Encoder,SAE）提取目标对象的底层视觉特征和高层视觉特征;然后,采用主成分分析（PAC）法对全局特征进行降维融合;最后,将全局特征响应送入softmax回归模型完成无人机目标对象的分类。实验表明,与传统SAE算法及传统基于底层视觉特征描述子识别算法相比,新算法具有更高的准确性及鲁棒性。     

视觉传感器网络中基于RANSAC的顽健定位算法

视觉传感器网络由于节点故障或环境变化将导致节点对目标的观测数据出现错误,而基于最小二乘的多视觉信息融合定位方法将因此造成较大的定位误差。针对此问题提出一种基于集中式RANSAC的顽健定位算法,将错误数据进行筛选剔除,从而提高定位精度,进一步针对集中式 RANSAC 将会导致单个节点的计算复杂度过高而导致网络节点能耗不平衡问题,提出基于分布式 RANSAC 的顽健定位算法,从而将大量的迭代计算平均分布在各个节点中并行处理,在保证定位过程顽健性的同时保证了网络的计算能耗平衡性。最后通过实验对no-RANSAC、cen-RANSAC 和 dis-RANSAC算法的定位性能进行了比较,验证了该算法能够依照预定的概率获得良好的定位结果,并对算法的时间复杂度进行了分析。     

雷达的非靶场静态和动态高精度标校方法

结合两坐标和三坐标雷达的精度需求以及雷达整机试验场有限的配套条件,灵活采用有源标或固定标的静态标校方法,同时采用真值设备和空中运动目标结合的动态标校方法,确保雷达出所前整机状态到位,静态和动态指标合格,提高整机调试效率。     

网络摄像头的标定

摄像机定标是获取摄像机几何和光学参数的过程,也是获得摄像机在外部参考坐标系中的三维位置和面向.本文利用针孔模型对网络摄像头进行定标,该方法是基于标定物上已知参考点的三维坐标和参考点在图像上投影像素坐标之间对应关系,它分为两步,先利用线性模型对摄像机投影矩阵进行估计,然后基于投影矩阵分解出摄像机内外部参数.利用真实标定物图像进行实验和计算,得到较好的结果.     

点目标无源极化校准研究进展

极化校准是雷达目标极化散射特性正确获取的前提和基础。针对极化雷达系统,介绍了极化校准的概念及分类,概括了极化校准技术的发展史,对国内外研究机构在该领域主要的研究成果进行了归纳;分析了后向极化散射矩阵测量的误差模型,归纳了几种典型的点目标极化校准算法,分别介绍了各种极化校准算法所需的定标体和限制条件,列出各种典型算法的优缺点,通过仿真实验对比分析了几种典型点目标极化校准算法分别在低、中、高极化隔离度时极化校准的性能;指出了点目标极化校准技术今后的研究方向。点目标无源校准技术可以广泛应用于现有地基极化雷达装备和极化合成孔径雷达等的校准,对点目标无源校准技术的研究具有重要的理论和实际应用价值。     

空间目标红外辐射测量系统标定技术

为实现对空间目标红外辐射进行定量测量,需要解决红外辐射测量系统的标定问题。针对常规标定方法对大口径红外辐射测量系统标定存在的不足,在对其测量原理分析的基础上,提出了一种内置黑体标定与天文恒星标定相结合的新方法。采用内置黑体作为标准辐射源对匹配镜组和探测器进行标定,采用恒星标准辐射源对大口径主光学系统透过率进行标定,并推导出了红外辐射测量系统整体的响应关系。试验验证表明,该方法与传统的全孔径标定方法相比,曲线斜率误差在4%以内,具有操作简单易行、标定系统的研制难度低、标定效率高等优点。