一种基于双幅图像的物体3维重建

随着虚拟现实技术的发展,对物体进行快速有效建模逐渐成为了研究热点。基于图像建模技术是一种有效的建模方法,其最大的优点是可以利用图像中的信息直接建立物体的几何模型,并且可以迅速构建出具有“照片级”真实感的3维模型。常规的方法是先求解摄像机内外参数,再求解空间中各点在世界坐标系下的位置。提出了一种基于两幅图像利用灭点性质进行建模的新方法。该方法首先利用灭点属性推导出了相机中心在世界坐标系下的坐标位置的解析表达式,再利用两幅图像之间的空间几何约束关系,从空间约束关系中反算出物体各点的空间位置从而重建出物体几何模型,最后进行纹理映射。在物体重建的过程中只利用到了相机内参数,而跳过了对相机外参数的标定,实验结果表明,该方法简单可靠,可用于实现对拥有规则表面的物体3维重建。     

三目立体相机的标定研究

立体相机标定是计算机视觉中的重要方法,在立体相机的距离测量、三维重建等领域占据着重要的基础地位和广泛的用途。文中在单目相机标定的基础上提出了三目立体标定的新方法,其主要原理是利用三个相机之间的约束关系,建立多目标带约束的优化方程使标定精度得到提高,三目相机标定相对于传统的单目相机标定还可以得到三个相机之间的位置关系。文中首先讲述了立体相机标定的一些基础知识,其中主要是相机模型的介绍;其次讲述了单目摄像机的标定原理,并由此提出三目摄像标定的方法;最后给出实验的结果,验证了所提方法的正确性和有效性。     

三目立体相机的标定研究

立体相机标定是计算机视觉中的重要方法,在立体相机的距离测量、三维重建等领域占据着重要的基础地位和广泛的用途。文中在单目相机标定的基础上提出了三目立体标定的新方法,其主要原理是利用三个相机之间的约束关系,建立多目标带约束的优化方程使标定精度得到提高,三目相机标定相对于传统的单目相机标定还可以得到三个相机之间的位置关系。文中首先讲述了立体相机标定的一些基础知识,其中主要是相机模型的介绍;其次讲述了单目摄像机的标定原理,并由此提出三目摄像标定的方法;最后给出实验的结果,验证了所提方法的正确性和有效性。     

基于Huang-Faugeras约束的相机分步自标定方法

提出一种运动变焦相机分步自标定的方法。因相机在运动过程中其纵横比、主点固定不变，可以事先标定；在假设像素无扭曲的情况下基于Huang-Faugeras约束线性求解焦距，只需输入基础矩阵，不必须进行任务类型的投影阵分解或投影束校正。线性求解焦距避免了非线性法的不稳定性，实际数值实验表明文中方法简单实用。     

基于三维标定板的相机标定方法

针对传统平面相机标定方法中棋盘角点坐标维度信息缺失的问题,提出一种基于三维标定板的相机标定方法.在平面标定的算法基础上,利用角点的三维坐标计算相机的内参系数.根据标定板角点的世界坐标和像素坐标的对应关系、奇异值分解(SVD)方法,求解相机的投影变换矩阵;再利用旋转向量的性质计算出相机内参的初始值;最后运用非线性优化方法...     

基于单幅图片的相机完全标定

现有相机标定方法的标定过程比较繁琐,不利于标定相机的广泛使用。为此,从摄像机镜头畸变矫正着手,结合标定板信息及消失点约束,提出一种基于单张图片的相机标定方法。利用非线性迭代得到相机镜头的畸变系数,通过线性求解得出相机的内参,直接计算得到相机的外参,从而实现仅需拍摄单张标定板图片的相机完全标定。实验结果表明,该方法在标定板与视平面夹角小于45°的情况下均能成功标定,并且重投影误差小于0.3像素。     

基于三线结构光的相机平面标定方法研究

相机标定技术是结构光三维视觉测量的关键技术之一,结构光测量系统的相机标定的精度对三维测量的精度有很大影响;首先对三线结构光系统图的相机标定方法进行了分析,简单介绍了工业相机成像的几何模型及标定的原理;其次利用Harris角点检测方法提取特征点坐标,并选用了BP神经网络来校正工业相机的畸变模型,以提高标定算法的优化速度和标定精度;最后采用张正友的平面标定法对校正后的摄像机模型进行标定实验,由实验结果知,该方法具有一定的准确性和有效性,在一定误差范围内,基于神经网络畸变校正的张正友相机标定能够有效提高视觉检测的精度。     

基于灭点理论和平面控制场的相机标定方法研究

给出了一种基于灭点理论和平面控制场的相机解析自标定方法。在系统分析平面场景灭点几何的基础上,依据灭点理论并结合2维场景的共线方程严密论证和推导了平面控制场中相机外方位元素初值的实用算法。给出了一种圆形标志点的快速检测及定位方法,提出了一种基于计算可靠性矩阵QVVP的自检校光束法平差中各类观测值权值的确定方法。实验证明了该相机标定方法的正确性和有效性,为相机标定探索了一种可行的方法。     

基于图像的几何建模技术综述

三维建模是计算机图形学与计算机视觉领域研究的重要问题.近年来,基于图像的三维建模技术因其成本低、操作简单、逼真性高等优势,逐渐得到研究者的重视,相关研究成果也被广泛应用于文物数字保护、智能人机交互、数字特效制作、实时监控等领域,具有极其重要的研究意义与实用价值.基于图像的建模研究由单一图像、图像序列或视频中,通过自动或交互的方式,恢复出物体、场景三维模型的方法.而基于图像的建模首先需要解决的核心问题是基于图像的几何建模问题.它主要研究的是如何从图像中恢复出物体或场景的三维几何信息.而该技术领域当前综述性文章的缺乏成为其发展的制约因素.因此,对基于图像的几何建模技术进行了综述性的分析与讨论.侧重从计算机视觉的角度,按照建模时所使用视觉线索信息的区别,对目前主流的基于图像几何建模方法进行了归类;分别对各类方法进行了基本原理探讨与研究现状介绍,并作了较深入的对比分析与讨论;最后,经过对现有研究工作的分析,对该领域存在的问题作出了总结,并对其未来可能的发展与研究方向给出了一些预测性建议.     

未知主点条件的相机焦距自标定方法

对于双目相机焦距自标定,当前研究方法均假定相机主点位置已知,而相机主点在实际中却通常是未知的,提出一种主点和场景均未知的条件下相机焦距自标定的新方法,通过严格的数学分析表明相机的坐标系尺度对焦距标定具有重要影响,并在坐标系尺度影响的定量分析的基础上提出了一种选择合适的坐标系尺度算法。模拟和实际实验都验证了坐标系尺度的重要性,且该方法较传统方法可获得更好的标定精度。     

A camera calibration technique using three sets of parallel lines

This paper presents a new method for three-dimensional camera calibration in which the rotation parameters are decoupled from the translation parameters. First, the rotation parameters are obtained by projecting three sets of parallel lines independently of the translation parameters and the imaging distance from the lens to the image plane. The virtual line passing through the image center, which is calculated by perspective projection of a set of parallel lines, depends only on the rotation parameters. Next, the translation parameters and the imaging distance are analytically obtained. Experimental results are used to show how the camera model can be accurately reconstructed in an easily prepared environment.     

CCD摄像机标定

在基于单目视觉的农业轮式移动机器人自主导航系统中,CCD摄像机标定是农业轮式移动机器人正确和安全导航的前提和关键。摄像机标定确立了地面某点的三维空间坐标与计算机图像二维坐标之间的对应关系,机器人根据该关系计算出车体位姿值自主导航。因此,根据CCD摄像机针孔成像模型,利用大地坐标系中平面模板上已知的各点坐标,建立与计算机图像空间中各对应像素值之间的关系方程组,在Matlab环境下拟合出摄像机各内外参数。实验结果表明：该方法可以正确完成CCD摄像机标定。     

基于单张平行六面体照片的摄像机标定方法

摄像机标定是计算机视觉的重要组成部分。根据射影几何理论建立了基于单张平行六面体照片的摄像机全参数标定方法。通过调和射影及Laguerre定理的推论求解出平面圆环点的共轭虚像,利用平行六面体照片存在的三对圆环点的虚像,构造对无穷远平面绝对二次曲线的像ω的约束,使用辗转相除法求解非线性问题。最后,给出该算法对模拟图像和真实照片的实验。实验结果表明计算结果与真实情况吻合。     

一种基于TOF相机与CCD相机的联合标定算法研究

针对基于Time-of-Flight(TOF)相机的彩色目标三维重建需标定CCD相机与TOF相机联合系统的几何参数,在研究现有的基于彩色图像和TOF深度图像标定算法的基础上,提出了一种基于平面棋盘模板的标定方法。拍摄了固定在平面标定模板上的彩色棋盘图案在不同角度下的彩色图像和振幅图像,改进了Harris角点提取,根据棋盘格上角点与虚拟像点的共轭关系,建立了相机标定系统模型,利用Levenberg-Marquardt算法求解,进行了标定实验。获取了TOF与CCD相机内参数,并利用像平面之间的位姿关系估计两相机坐标系的相对姿态,最后进行联合优化,获取了相机之间的旋转矩阵与平移向量。实验结果表明,提出的算法优化了求解过程,提高了标定效率,能够获得较高的精度。     

Computing camera parameters using vanishing-line information from a rectangular parallelepiped

A new approach to camera calibration using vanishing line information for three-dimensional computer vision is proposed. Calibrated parameters include the orientation, the position, the focal length, and the image plane center of a camera. A rectangular parallelepiped is employed as the calibration target to generate three principal vanishing points and then three vanishing lines from the projected image of the parallelepiped. Only a monocular image is required for solving these camera parameters. It is shown that the image plane center is the orthocenter of a triangle formed by the three vanishing lines. From the slopes of the vanishing lines the camera orientation parameters can be determined. The focal length can be computed by the area of the triangle. The camera position parameters can then be calibrated by using related geometric projective relationships. The derived results show the geometric meanings of these camera parameters. The calibration formulas are analytic and simple to compute. Experimental results show the feasibility of the proposed approach for a practical application—autonomous land vehicle guidance.This work was supported by National Science Council, Republic of China under Grant NSC-77-0404-E-009-31.     

双目立体视觉中的摄像机标定技术研究

以张氏标定方法为基础,提出以圆心作为标定点的2D平面模板标定方法,通过与基于方格角点的标定方法以及基于方格形心的标定方法进行比较,证明了该方法的有效性。又运用BP神经网络来模拟立体视觉系统三维空间与二维图像平面之间的物、像对应关系,建立了双目立体视觉系统的摄像机隐式标定模型,避免了因数学模型的不完善而带来的系统误差。实验证明该方法能够获得较高的标定精度。     

视觉导航中的单目摄像机标定改进算法

在基于单目视觉的智能车自主导航系统中,摄像机标定是智能车实现安全准确视觉导航的前提和关键。研究摄像机理想模型和实际模型,提出一种改进的标定方法。结合线性模型和非线性模型的优点,在求解摄像机内外参数的过程中,先采用线性模型标定摄像机的一部分参数,进一步考虑简化畸变模型,将非线性方程组转化为线性方程组迭代求解,最终获得摄像机全部参数。该方法既保证了标定精度,又简化了复杂的摄像机实际模型。实验结果表明该方法能满足视觉导航要求。     

基于交叉垂直线的摄像机标定新算法

提出了一种基于交叉垂直直线的摄像机标定算法。利用两条垂直相交的直线作为标定物,令其绕交叉点作任意角度的转动，将摄像机固定拍摄6幅以上的图片,即可运用直线的特点以及交叉垂直的约束条件建立线性方程组，求解摄像机的内参数。实验证明该算法具有较高的精度和较好的鲁棒性。     

用于视频中车速自动检测的摄像机自动标定方法

针对目前基于视频的车辆测速方法均需通过手工标定而造成的低效和可操作性差的问题,提出了一种对典型配置的道路监控摄像机的焦距、俯仰角、离地距离等重要参数进行自动标定的方法。首选利用自然场景中两组正交平行线在视频图像中形成的消失点之间的内在关系对摄像机的焦距和俯仰角实施精确标定;在此基础上利用视频中目标车辆群体的平均宽度对摄像机与地面之间距离进行自动标定。实验表明,该算法具有参数测量精度高和可靠性好等优点,可作为现有道路视频监控设备实施车辆速度、类别、流量等数据的自动采集、分析和监控,以及电子违章抓拍设备的有效自动标定手段。     

基于OpenCV的摄像机标定

以增强现实系统中摄像机标定技术为研究对象,分析了开放计算机视觉函数库OpenCV中的摄像机模型,特别充分考虑了透镜的径向畸变和切向畸变影响及求解方法,给出了基于OpenCV的摄像机标定算法.该算法充分发挥了OpenCV的函数库功能,提高了标定精度和计算效率,具有良好的跨平台移植性,可以满足增强现实和其它计算机视觉系统的需要.