多目视觉测量系统的光束法平差改进

为了消除三维扫描测量机器人系统中工业机器人定位误差对测量结果的不利影响,搭建了多目视觉测量系统对三维扫描测头进行空间同步定位.由于系统中相机与标志点之间的距离变化较大,标志点重投影误差难以评价空间定位误差,另外受相机标定精度影响,光束法平差对三维坐标修正不明显.为解决上述问题,本文改进了光束法平差,在传统光束法平差的误...     

双目立体视觉中特征点三维坐标重构校准研究

双目立体视觉是一种商业化较成熟的三维测量技术,左右摄像机内外参数的精确标定是实现三维重构的基础和关键。针对棋盘格和圆点两种标定板图案研究了相应的图像处理技术,实现了标定点的亚像素精度定位及其有效排序。采用基于单映性约束和非线性优化的多视角平面标定算法实现了摄像机光学及空间位置参数求解。用极线约束残差法衡量标定结果的准确度。基于桥式三坐标标准实现标定点三维重构平面度以及多平面空间夹角测量结果的校准,基于光学三坐标标准实现了标定点三维重构空间距离的校准,并分析了校准结果的不确定度。圆标志点三维重构空间距离示值误差为0.029 mm,不确定度U=24 μm（k=2）     

双目动态摄影测量技术研究与实现

针对振动条件下雷达天线型面变形测量问题,设计了基于双目视觉动态摄影测量系统.介绍了系统的组成和工作流程,并对其中的相机同步技术、相机控制场标定技术、圆形标志点中心定位技术、像点自动匹配技术进行了研究.系统通过图像采集卡实现了一种廉价的ns级双相机同步方式.用10参数模型对相机进行了标定.采用了一种高反射率的圆形人工标志,通过Canny灰度质心的方法实现了圆形标志点中心的定位.系统用两种方法实现了像点的自动匹配:第一种是基于待测物体近似坐标的驱动点匹配方法.第二种则是运用核线约束、像点残差约束和相对关系约束,完成像点自动匹配.进行了振动测量试验,试验结果表明在物距为1.5 m和物体振动频率小于50 Hz条件下,系统点位测量精度小于0.3 mm,平面度测量精度小于0.1 mm.     

宽覆盖面阵CCD测绘相机标定方法

本文首先对宽覆盖面阵测绘相机的组成和工作原理进行介绍.针对这种相机的特殊性,提出了对相机内方位元素的标定方法.通过对所研制相机参数的测量,利用偏最小二乘回归理论方法标定出了相机的内方位元素.并通过对标定结果的分析,验证了标定方法的正确性以及精度的可靠性.     

基于空间拓扑关系的目标自动跟踪与位姿测量技术

针对试飞光电测试中目标运动轨迹姿态自动化测量的问题,提出一种基于空间拓扑关系的目标自动识别跟踪与位姿参数同步测量技术。首先通过对被测目标表面的圆形标志点密集布设、目标运动过程的图像高速采集、圆形标志点不同视角下的自动精确提取,实现目标的自动检测;之后基于多点空间拓扑关系进行同名像对的匹配,并结合双摄像机的标定参数进行前方交会测量,实现目标表面标志点的三维重建;再采用基于多点空间拓扑约束、点距判定以及坐标旋转平移变换算法的点云块配准方法,实现目标自动跟踪与运动过程的轨迹姿态参数测量。试验证明:该方法切实可行,可获得亚毫米级的定位精度和优于0.11°的定姿精度,且能够全自动处理,从而大大提升试飞测试中影像测量的数据处理效率,同时可为飞行影像数据自动化、实时化处理提供一种有效技术手段。     

基于Halcon的单目相机标定方法与测量实验

机器视觉已经在现代工业自动化生产中得到了广泛应用,尤其是在三维测量领域。物体三维空间与二维图像间的关系求解离不开相机标定,尤其是相机标定结果的优劣直接决定了机器视觉的测量精度。通过搭建单目相机视觉系统实验平台,先分析了相机标定的工作原理,再利用Halcon软件的标定助手功能对型号为GB050-2-7×7的圆点标定板进行相机标定,获得了相机的内参和外参。在进一步测量实验中验证了单个特征圆点测量偏差为0.03862 mm、多个特征圆点测量平均偏差为0.05655 mm,二者测量精度都高于0.1 mm,说明了利用机器视觉进行测量能够满足常用精度需求。     

基于视觉测量的碟式聚光器面形检测

为保证太阳能热发电系统的发电效率,聚光器镜面必须符合设计精度要求,该文采用单目视觉测量的方法对碟式聚光器镜面进行实际测量。搭建相应的实验测量系统,通过CCD相机采集多幅多位置的镜面和靶标图像,利用Matlab软件进行相机标定、立体匹配以及一系列图像处理,获得镜面各标志点的三维空间坐标值。运用最小二乘法对三维散点数据进行拟合得到800 mm×800 mm碟式聚光器镜面模型。通过聚光器镜面相邻点坐标的差值估计得镜到面整体斜率误差为0.005 56 rad,最大斜率误差位于镜面边缘为0.027 26 rad。结果表明基于视觉测量的碟式聚光器面形检测系统能快速有效地检测镜面面形。     

三维图像扫描技术在髋骨测量中的应用研究

基于结构光扫描测量原理,研究髋骨空间几何形貌的测量方法和技术,经过光条扫描、数据采集、数字建模等过程,建立髋骨的精密数学模型,利用数学模型,不仅能精确测量髋骨标志点距离等几何参数,还能获得髋骨的表面积、体积、曲率等传统方法难以得到的其它重要几何参数.通过在髋骨标志点处嵌入标准钢球,实现用关节臂测量机对髋骨标志点坐标的精密测量.利用关节臂测量机与髋骨数字模型进行比对测量,证明标志点距离测量精度小于0.05 mm.     

采用光栅投影的三维测量方法

提出一种新的三维坐标测量方法,该方法基于光栅投影、相移和三角测量等测量方法。与传统的光学测量方法不同,测量系统采用两个CCD相机记录投影光栅,减小了测量误差,提高了测量精度。测量实验结果在各个坐标上的精度分别为?靘,?靘,?8.5靘,总体精度优于20靘,证明了该方法的先进性和可行性。     

面激光测量传感器快速标定方法

本文提出了一种基于平面靶标的结构光系统参数快速标定方法。该方法基于摄影测量技术,使用编码点制作的平面靶标,由相机获取靶标平面光条图像,根据编码点的图像坐标以及靶标坐标,经过仿射变换和后方交会等处理,可以快速方便的得到光平面标定点的相机坐标,将标定点进行拟合即可完成标定。实验表明,该方法的光平面拟合中误差优于0.07 mm,系统测量精度的平均相对误差优于0.33%,具有较高的标定精度。同时该方法可以实现点、线、面等模式的结构光参数标定,通用性较强,标定效率较高,方法灵活,适合现场标定。     

结构光测量系统误差分析

本文针对交比不变原理的结构光光平面标定方法,利用泰勒展开和矩阵扰动原理分别对系统的测量误差和光平面标定误差进行分析,提出了结构光测量系统的误差传递模型.并给出了一个实验特例的精度要求,即满足在1 000 mm的测量距离上获得±O.5 mm以内的测量精度情况下,各标定参数所需满足的精度要求,以及标定样本的精度要求.对误差传递模型所得出的标定参数的精度要求进行实测实验验证,得到测量数据的均方根误差为0.333 4 mm,满足理论上的精度要求.该实验结果证明了本文所述的误差分析可以有效地对结构光系统误差进行定量分析.     

Catheter localization using C-arm with flat-panel

比较了影像增强器型C臂和平板C臂这两种C臂系统在空间定位上的优劣势,在此基础上设计了一种针对平板C臂的定位方法,该方法借助相机的针孔模型标定C臂系统成像模型,应用三角测量原理进行空间点的定位.利用自行设计的标定模板进行了单、双平板C臂的标定及立体定位试验.试验结果表明,双平板C臂的定位精度高于单平板C臂,两者定位的最大误差均小于1.25mm,平均误差小于0.62mm,均能满足临床应用需要.该方法具有原理简单、易实现的优点,由于成像原理的一致性,对不同厂家生产的平板C臂具有通用性.     

仿生复眼系统标定及测量方法研究

为了实现对近景目标物的三维测量,研制了一种小型仿生复眼系统。介绍了该复眼系统的结构及其参数设计原则,并对该系统采用的标定、三维测量等算法进行研究。首先根据复眼成像特点搭建了标定和测量平台,并分别使用张正友的方法、直接线性变换法、Tsai式两步法三种摄像机标定方法对复眼的中心子眼进行标定,通过比较实验结果发现Tsai式标定方法精度更高,更适用于本复眼系统的标定。然后针对边缘子眼光轴与图像传感器不垂直问题,提出了一种新的图像畸变数学模型,有效的提高了边缘子眼的标定精度。最后建立了多子眼三维探测模型,并探索了多子眼成像对复眼相机测量精度的影响,认为三子眼可获得比双子眼更高的精度和稳定性。实验结果表明,在距离复眼相机150?260 mm范围内,该复眼探测系统的三维测量相对误差在2%左右,在满足仪器小型化的同时能基本实现近景三维测量。     

基于精密二轴转台的大尺寸测量相机高效灵活标定方法（英文）

针对大尺寸视觉测量领域的相机标定问题,研究了一种使用精密二轴转台和单个固定不动的光学参考点进行相机标定的方法.通过精密二轴转台带动相机做二维转动并拍摄前方光学参考点,从而构建精密的角度基准控制场并实现标定.该方法有如下优点:无需调整或已知参考光点与相机和转台之间的位置关系;测量全程由程序控制自动高效完成;同时,针对不同的测量任务和测量相机,测量空间和测量距离可通过调整转台的转动幅度以及控制参考点到相机的距离实现任意灵活配置,从而保证标定控制场和相机测量视场相一致.标定实验验证了本文提出的标定方法具有较高的标定精度.     

三目立体摄影测量系统中相机标定技术研究

针对目前多相机摄影测量系统中相机标定技术研究较少,而且其标定方法的可靠性、稳定性以及标定精度针对高精度工业测量检测要求存在缺陷的问题,将四元数理论引入共面条件方程,提出了一种三目立体摄影测量系统的标定技术,有效解决了多相机立体摄影测量在工业测量现场高精度实时标定问题,实现点位精度优于±2mm,距离精度优于±3mm。     

一种立体视觉测量高精度标定新方法

提出一种实现通用摄像机标定和现场高精度立体视觉传感器标定的新方法。该方法无需预先给定初始参数,而是根据投影矩阵计算摄像机参数的初始值,结合镜头畸变的标定数学模型,实现通用摄像机标定;在立体视觉传感器三维测量模型基础上,引入目标距离约束建立结构参数标定优化目标函数,从而得到使空间距离偏差最小的最优结构参数,实现传感器现场高精度标定。实验结果表明,上述方法标定精度较高,已标定传感器空间距离测量相对误差小于0.45%。     

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。     

现场勘察中广角镜头相机快速标定算法及实现

基于摄影资料的图像测距技术已广泛应用于交通事故、考古等不可复原的现场勘察工作中,利用普通相机进行摄影测量也日趋成熟。但是普通相机没有广角镜头相机的取景优势,现场分析也比较局限,因此广角镜头相机逐渐取代普通相机。而广角镜头相机容易产生图像畸变效应。为此,本文基于相机成像原理,通过精确网格模板标定图像,利用相机参数间物理关系计算出相机内参和畸变参数,提出了一种广角镜头相机的快速标定算法,结合拍摄现场图像,精确定位参考模板标志牌在照片中的成像结果,计算出广角镜头相机的外参,建立广角镜头相机摄影测量系统。现场实验应用表明,本算法标定快速、简单、测量精度高,可以应用于交通事故现场勘测。     

一种星球漫游车的增强环境地形重构

本文提出一种基于相机自标定和准稠密匹配相结合的星球漫游车的环境地形重构方法,通过SIFT特征点提取,Kruppa方程的相机自标定、准稠密匹配以及三维重构,生成漫游区域的环境地形图. 与传统方法相比,该方法首先通过Kruppa方程可以不依赖星球地形地貌场景的几何结构实现车载相机参数的自标定,解决车载相机参数不一致性问题;其次,通过基于SIFT特征点的准稠密匹配能够快速获得更多可靠而准确的匹配点;最后,利用相机参数标定结果和匹配点实现稠密的、高精度的星球漫游车环境地形重构.实验结果证明了该方法的有效性.     

激光扫描图像编码三维视觉系统误差分析与标定

介绍基于激光扫描图像编码方法的三维视觉原理 ,进行误差分析 ,给出系统设计原则 ,提出通过移动标准平面来建立深度数据表的标定方法。这种方法有效地减少了图像采集与处理量 ,测量时间短 ,标定精度高。系统能正确地恢复三维物体的面形 ,其计算机模拟实验的深度测量精度为 0 .5 % ,多次平面实测结果表明 ,系统的平面深度测量精度为 1%。