一种基于运动的线结构光视觉测量系统标定方法

针对船体分段数字化测量提出了一种基于直角坐标机器人的线结构光视觉测量系统.通过控制机器人的运动,安装在其末端的线结构光视觉传感器对固定的平面靶标成像,实现了摄像机坐标系与机器人坐标系位姿关系标定;同时利用交比不变性原理获取平面靶标上的特征点坐标,完成了结构光平面参数的标定.该方法易于实现,通过对已知的标准工件进行测量实...     

基于投影仪和摄像机的结构光视觉标定方法

为实现基于投影仪和摄像机的结构光视觉系统连续扫描,需要计算投影仪投影的任意光平面与摄像机图像平面的空间位置关系,进而需要求取摄像机光心与投影仪光心之间的相对位置关系。求取摄像机的内参数,在标定板上选取四个角点作为特征点并利用摄像机内参数求取该四个特征点的外参数,从而知道四个特征点在摄像机坐标系中的坐标。利用投影仪自身参数求解特征点在投影仪坐标系中的坐标,从而计算出摄像机光心与投影仪光心之间的相对位置关系,实现结构光视觉标定。利用标定后的视觉系统,对标定板上的角点距离进行测量,最大相对误差为0.277%,表明该标定算法可以应用于基于投影仪和摄像机的结构光视觉系统。     

线结构光传感器参数现场标定方法

为了精确、快速、高效地标定线结构光传感器参数,提出了一种线结构光传感器参数现场标定方法。根据摄像机标定方法,并结合L-M非线性优化算法对摄像机内外参数及镜头畸变系数进行标定。拍摄不同姿态下的平面靶标图像,利用靶标图像计算摄像机外参计算靶标上的圆点在摄像机坐标系下的三维坐标,并构建靶标平面方程。将激光线投射到不同姿态的靶标平面上,通过靶标平面方程计算出激光线上点在摄像机坐标系下的3D坐标,由不同位置重构出激光点在摄像机坐标系下的3D坐标来完成光平面参数标定。通过对摄像机参数、畸变系数和光平面参数的标定,重构目标物体进行测试。测量结果表明:该算法能够快速、准确地获取小车车体的三维坐标,并构造出车体的三维模型。该方法适用于大视场的工业现场标定。     

基于线结构光传感器的公路平整度测量系统

研制了基于线结构光传感器的公路平整度测量系统,用于测量铺设完成但未凝固之前的水泥路面平整度。该系统利用四套线结构光传感器来测量路面特定点的三维数据,通过激光测距仪获得距离信息,提出了一种测量系统运动颠簸误差修正方法,设计并研制了颠簸误差传感器。设计了一种新型全局平面靶标,可一步同时完成多个传感器摄像机内、外部参数和光平面位置参数的快速标定与坐标系统一。对系统进行了标定实验、精度验证实验及实际测量实验,实验结果证明该系统测量精度可达到0.2mm以上。     

结构光视觉引导的焊接机器人系统自标定技术

为实现结构光视觉引导的焊接机器人系统的标定,解决现有标定方法复杂,标定靶标制作要求高等缺点,提出一种基于主动视觉的自标定方法。该标定方法对场景中3个特征点取像,通过精确控制焊接机器人进行5次平移运动,标定摄像机内参数和手眼矩阵旋转部分;通过进行2次带旋转运动,结合激光条在特征点平面的参数方程,标定手眼矩阵平移部分和结构光平面在摄像机坐标系下的平面方程;并针对不同焊枪长度进行修正。在以Denso机器人为主体构建的结构光视觉引导的焊接机器人系统上的测试结果稳定,定位精度可达到±0.93 mm。该标定方法简单,特征选取容易,对焊接机器人系统在实际工业现场的使用有重要意义。     

视觉测量中光平面的标定方法研究

讨论了基于视觉的激光扫描测量中,光平面的直接标定方法。为了进一步提高系统的测量精度,在研究了投影矩阵与坐标变换关系的基础上提出了一种光平面的间接标定法,利用标定靶平面所确定的约束关系,通过投影矩阵求解光条上特征点的世界坐标,再建立超定方程组求解光平面的法向量。该方法提高了光平面的标定精度,进而提高了三维重建的精度。最后通过实例对两种标定方法在三维重建中的精度进行了比较。     

结构光视觉引导的轨迹跟踪系统的标定技术

为实现机械臂对工业现场三维特征点的跟踪,提出一种基于结构光视觉,六轴机械臂的整体标定方法。利用自制平面靶标求取单映射矩阵,根据张正友标定方法标定相机内参以及对应外参,利用LM算法优化参数,根据激光光条在靶标平面的参数方程和对应的外参标定出激光光平面在相机坐标系下的平面方程,通过求解[AX=XB]方程得到相机坐标系与机械臂末端坐标系的齐次变换矩阵[X],并对特定位姿下的工件偏移进行修正。实际测试表明：静态跟踪误差在±1.2 mm,满足工业现场应用要求。     

线结构光扫描传感器结构参数一体化标定

为了精确快捷地标定线结构光扫描传感器的结构参数,提出了一种线结构光扫描传感器结构参数一体化现场标定的新方法,建立了线结构光扫描传感器的数学模型,根据张正友摄像机标定思想结合L-M非线性优化算法能快速精确地完成摄像机内外参数的标定,在此基础上,引入辅助线激光,通过反复多次提取两激光交点完成对线结构光平面精确标定。文章还介绍了如何获取激光交点以及精确提取交点坐标的方法,通过设计相关实验验证了本文方法的可行性,使系统精度优于24μm,能满足实际测量要求。     

基于平面方程的轮对在线检测标定系统设计

在基于光截图像的轮对在线检测系统中,由于现场安装环境的限制,使得摄像机拍摄得到的轮对轮廓曲线畸变严重,所以摄像机的标定方法与精度直接影响到轮对参数测量结果.结合测量现场实际情况,分析设计了整套标定系统,并提出了基于平面方程系数的摄像机标定算法,实现了摄像机参数的标定工作.经验证:该标定系统的标定精度在0.1mm以内,满足轮对在线检测对标定精度的要求.     

一种新的结构光定标方法

本文根据三角测量的原理，结合结构光扫描的特性，提出了一种新的结构光的定标方法。该方法只需知道定标控制点的二维空间坐标，通过空间坐标变换，方便的求取摄像机的内、外参数，然后利用消隐点的方法计算得到结构光平面和世界坐标系的x轴之间的夹角，从而获得重组三维点的方程。     

基于机器视觉的钢轨轮廓测量方法研究

钢轨轮廓检测是轨道几何参数检测的重点和难点。采用二维平面靶标对激光摄像传感器进行标定,建立世界坐标系和图像坐标系的标定模型。通过棋盘格进行实验标定,获取300组数据,采用非线性最小二乘法来标定模型参数。结果表明:采用非线性最小二乘法能够将棋盘格水平和垂直的测量误差控制在0.3 mm左右,该方法能够很好地运用到钢轨轮廓测量中。     

光电经纬仪站址与测角测距误差校准

光电经纬仪校准是实现目标精确测量的关键,在设备经过一段时间的使用或移站后均需进行校准.针对近期一次光电经纬仪校准工作中,以设备旋转中心测量值作为站址坐标真值进行其他参数校准时产生了无规律且较大测角偏差的问题,提出一种基于地面控制的光电经纬仪站址与测角测距误差校准方法.相比其他类似校准方法,该方法将站址坐标、测角误差和测距误差均作为未知量进行校准模型构建,通过平差计算,得到一组最优的校准数据作为光电经纬仪测量的基准.经试验验证,该方法有效提高了光电经纬仪测量精度和可靠性,同时校准结果可直接用于光电经纬仪数据处理软件,保证光电经纬仪测量处理的规范化.     

A multiview 3D modeling system based on stereo vision techniques

This paper introduces a stereo vision system to automatically generate 3D models of real objects. 3D model generation is based on the merging of multiview range images obtained from a digital stereo camera. Stereo images obtained from the camera are rectified, and a correlation-based stereo matching technique reconstructs range images from them. A turntable stage is also employed to obtain multiple range images of the objects. To register range images into a common coordinate system automatically, we introduce and calibrate a turntable coordinate system with respect to the camera coordinate system. After the registration of multiview range images, a 3D model is reconstructed using a volumetric integration technique. Error analysis on turntable calibration and 3D model reconstruction shows the accuracy of our 3D modeling system.Received: 2 August 2003, Accepted: 20 September 2004, Published online: 25 February 2005 Correspondence to: S.Y. Park     

触摸屏数据处理算法

介绍触摸屏系统的工作原理,分析影响电阻式触摸屏坐标定位精度的若干因素,提出一种提高坐标定位精度的“3步法”,包括采用中断和轮询相结合的方法去抖、中值平均滤波法滤波、三点法校准3个过程。在S3C44B0X开发板上进行算法测试,结果证明,用该方法校准的触摸屏系统的稳定性和精度得到很大改善。     

基于HALCON的全景摄像机标定及应用研究

现有全景摄像机标定算法中,场景的先验知识在很多情况下难以准确获取。提出了一种基于HALCON的双曲面折反射全景摄像机标定算法。通过摄像机或者标定板的相互移动来获取不同位置的标定板图像;通过HALCON预处理后提取角点坐标;通过最小二乘法求解标定点投影方程的展开系数得到相机的内外参数。该算法中摄像机只需满足单视点要求,不需要场景的先验知识,也不需要特殊的装置和设备。实验结果表明能够获得较高的标定精度,并且在足球机器人边线距离的测量中得到了准确的结果。     

Time-of-flight sensor and color camera calibration for multi-view acquisition

This paper presents a multi-view acquisition system using multi-modal sensors, composed of time-of-flight (ToF) range sensors and color cameras. Our system captures the multiple pairs of color images and depth maps at multiple viewing directions. In order to ensure the acceptable accuracy of measurements, we compensate errors in sensor measurement and calibrate multi-modal devices. Upon manifold experiments and extensive analysis, we identify the major sources of systematic error in sensor measurement and construct an error model for compensation. As a result, we provide a practical solution for the real-time error compensation of depth measurement. Moreover, we implement the calibration scheme for multi-modal devices, unifying the spatial coordinate for multi-modal sensors. The main contribution of this work is to present the thorough analysis of systematic error in sensor measurement and therefore provide a reliable methodology for robust error compensation. The proposed system offers a real-time multi-modal sensor calibration method and thereby is applicable for the 3D reconstruction of dynamic scenes.     

摄像机标定系统的设计

为了解决摄像机在视觉测量中的应用这一问题,必须实现摄像机的高精度标定,设计了摄像机标定系统。首先,从摄像机标定技术的基础理论研究出发,对摄像机标定技术的原理和所采用的张正友标定法的基本原理进行了分析总结。然后,利用Matlab 标定工具箱和一张8x12,正方形边长为26mm的黑白棋盘格,对设计的摄像机系统进行标定。最后,分析了标定系统中的误差,对该系统的设计进行验证。实验结果表明：摄像机的主点坐标误差为：[-0.01186;0.03393];摄像机外部参数标定像素误差达到[0.22981; 0.16846]。基本满足视觉测量的稳定可靠、精度高、抗干扰能力强、可移植性强等要求,为后续应用到视觉测量中奠定了基础。     

简化UKF算法在摄像机标定中的应用

提出一种基于简化无迹卡尔曼滤波（UKF）算法的摄像机标定方法。将平面靶标图像上的不同特征点坐标视为同一个特征点在不同时刻的运动坐标。为避免欧拉角描述法带来的奇异问题,用单位四元数描述世界坐标系和摄像机坐标系之间的变换关系,选取摄像机内外参数作为系统状态变量。结合实际应用背景,简化标准UKF算法,将其用于摄像机参数估计,在保证标定精度的前提下降低运算复杂度。仿真结果表明了该方法的有效性。