用于摄像机标定的图像特征点提取算法

如何快速准确地提取标定板图像的特征点坐标是摄像机标定中的关键问题之一.该文针对摄像机以特定的空间角度成像的标定问题,提出了一种用于摄像机标定的图像特征点提取算法.此算法对图像进行区域选取,并对区域图像进行大津阈值分割,击中击不中细化,象素统计等处理,得到特征点的坐标值.实验结果表明该方法可以快速有效地获取特征点的坐标,...     

锥面二次包络环面蜗轮副数字化建模与求解算法

环面包络蜗杆与二次包络蜗轮的模型精度与装配偏差对蜗轮副的传动性能有直接影响,针对复杂蜗杆与蜗轮齿廓提出数字化建模方法与模型求解算法。构建锥母面砂轮、蜗杆与蜗轮的坐标标架及数字建模系统,采用矢量法、微分几何和运动学等方法推导了蜗杆齿廓的啮合方程,运用空间变换矩和啮合理论建立了蜗杆齿廓的数字表征模型。以蜗杆齿廓为新母面,建立了二次包络蜗轮齿廓的啮合方程与数字模型。联立包络条件和齿廓边界给出了蜗轮副齿顶和齿底环面母线方程,并建立了蜗轮副数字表征模型的约束条件。针对蜗杆与蜗轮成型特征,设计了其复杂齿面数字表征模型求解算法,运用Matlab计算了蜗杆与蜗轮齿廓的啮合点云。在造型系统中,对啮合点云包络拟合获取了蜗杆与蜗轮三维数字化模型。将蜗杆与蜗轮进行虚拟装配验证了建模效果。建模实例和装配结果验证了蜗轮副数字模型与求解算法的有效性与准确性。     

六自由度柔性测量臂关节零位偏差标定算法研究

多关节柔性测量臂的关节零位偏差是由于装配引起的系统误差,对测量精度的影响极大.采取高精度的标定方法,获得关节零位偏差的实际值,然后对关节转角的理论值进行补偿,可以提高测量精度.首先应用D-H建模方法,建立了六自由度柔性测量臂的测量模型,在测量模型的基础上,应用全微分法建立了基于关节零位偏差的误差模型,然后用最小二乘法和迭代算法,建立了柔性臂关节零位偏差的线性标定方法,最后通过Matlab仿真验证了该标定算法的正确性.     

基于自适应遗传算法优化非对准误差补偿算法

针对在无转台标定下,惯性测量单元中三轴加速度计的灵敏度与零位输出电压会随时间变化而改变的问题,提出了一种基于自适应遗传算法优化椭球拟合的现场标定方法.通过建立椭球拟合补偿算法引入非对准误差,再采用自适应遗传算法对非对准误差进行最优参数估计,解算出三轴加速度计标定因数矩阵与零位输出电压.仿真结果表明,在数据良好的情况下,补偿标定精度最多提升了6个数量级,在数据畸变较大的情况下,精度提升了2个数量级,该算法依然表现出良好的标定精度,验证了该算法的准确性和可行性.     

飞机数字化装配系统运动数据集成及监控技术

为实现现场工装设备及飞机部件运动路径的动态仿真和实时碰撞干涉预判,提出一种飞机数字化装配系统的运动数据集成及现场监控方法.根据设备运动自由度将数模分解为不同的活动部件,并将设备制造误差和装配误差引入活动部件的装配模型,构建与现场设备及工装装配状态一致的数字化几何装配场景,通过实时读取设备的位置与速度信息实现对现场装配环境的实时重现.利用改进CInDeR干涉检查算法实现对几何模型安全空间干涉情况的实时检查,保证装配过程中飞机与设备的安全.实际应用结果表明该方法的正确性与有效性.     

飞机框式部件柔性装配型架的研究

飞机框式部件柔性装配是实现飞机柔性装配的关键性技术之一,是数字化技术贯穿于飞机装配的全过程。通过对飞机框式部件的工艺及装配型架制造过程的分析,结合飞机数字化制造技术和自动化技术,提出了飞机框式部件柔性装配型架的设计方法。利用孔定位的方式,确定了飞机框上零件的定位分布位置及柔性布局,为飞机框式部件装配提供了柔性化、自动化和敏捷化的制造思路。     

基于三坐标定位器支撑的飞机大部件调姿内力

以基于定位器支撑的飞机大部件调姿、对接系统为研究对象,建立逆运动学及动力学模型.按照协调运动要求,分析其冗余驱动的本质.针对定位器的定位误差会直接引起调姿内力的问题,分析采用关节驱动力的最小范数解和改进定位器结构设计等措施以减小调姿内力,并提出一种消除调姿内力的方法,阐明它的应用特点.实验研究表明,基于定位器支撑的飞机大部件调姿过程中由内力引起的大部件附加变形较小,不会威胁到大部件安全.通过内力消除方法可以有效释放调姿内力,能够满足飞机数字化装配过程无应力装配的要求.     

视觉测量系统标定过程中的高精度图像特征提取

在便携式应变测量系统中,相机标定过程是必须而且关键的一个步骤,针对系统中使用的立体标定模板,建立了一种获取标定图像特征的高精度提取算法.首先经过图像预处理和连通性分析等步骤,对标定特征进行初始的分割和定位,然后采用经典的直线检测方法确定直线特征,计算直线之间的交点做为标定特征点,采用圆形标记编码确定标定平面位置,建立标定特征点图像坐标和空间坐标之间的对应关系.对模拟图像和真实图像进行了处理,通过对大量实测图像进行测试标定实验,结果表明本文方法性能稳定可靠,能够满足测量的需要.     

汽车行驶跑偏测试系统中标定架的设计

为保证汽车行驶跑偏测试系统的测试精度,运用理论与实验相结合的方法设计标定架以校正CCD图像传感器的安装误差和统一多个传感器的物理坐标;通过研究标定算法与控制点关系,分析控制点分布对标定误差的影响,确定控制点的维数与分布;以尺寸链计算来合理分配标定架各构件公差,保证控制点位置精度,并研讨了再次标定控制点位置精度与首次标定一致性问题。试验证明,设计完成的标定架充分满足系统精度要求和使用要求。     

机翼数控定位器布局及行程优化

针对机翼部件装配后姿态调整和精加工的需求,研制了可用于支撑多种机翼的三坐标数控定位器,并对定位器在数字化调姿及精加工平台上的布局及其在平台内投影的行程进行了分析;根据定位器行程在平台上的投影为长方形的特点,建立了数控定位器行程的优化函数,利用遗传算法计算出定位器的最优布局和行程范围;最后,通过实例对分析方法进行验证.结果表明:所提出的方法是可行的,为机翼柔性支撑中定位器的布局和结构设计提供了依据.     

基于单目相机和多线激光雷达的联合标定方法研究

目的 针对相机和激光雷达之间的外参标定问题,为了减少两者的标定误差,得到更高的标定精度,方法 提出一种基于非线性优化的联合标定方法。首先拍摄不同角度的棋盘格标定板图像,采集足够多数据后利用工具包进行相机内参标定,得到单目相机内参;然后在激光点云和图像中检测标定板的角点特征坐标,激光点云下的角点坐标由提取的标定板点云数据和其几何特征获得,通过拟合出的图形由上至下、由左至右确定图形顶点坐标及标定板行列数,可得到各角点坐标;相机角点特征坐标采用FAST角点检测,利用角点灰度信息确定角点坐标;根据点云检测特征点到图像投影误差构建目标函数,将外参求解转化为最小二乘问题;最后通过基于列文伯格-马夸尔特的非线性优化算法,迭代求解得到最优外参。结果 最终平均标定投影误差为1.29像素,最大投影误差为2.46像素,最小投影误差为0.70像素,标准差为0.57像素。结论 根据标定的外参将点云投影至图像上可知,标定结果较好,并将结果运用到实际场景下视觉和激光雷达融合的SLAM算法中,运动轨迹平滑且与地图保持高度一致,本文方法标定过程简单,不需要棋盘格的真实物理尺寸,满足使用要求。     

用于车辆监控系统的单目视觉二维标定新算法

为了在基于单目视觉的车辆监控系统中实现快速现场二维标定,提出了一种新的标定算法.该算法通过变量分离简化了路面坐标与图像坐标之间的关系,使得能够利用一元多项式逼近这种关系,并通过求解线性方程组快速地确定它;利用交通标线作为标定参照物,以便获得足够大的标定范围并方便标定操作.实验结果表明,该算法具有可行性.     

大型飞机总装配中支撑点设计分析技术

当采用多个数控定位器对飞机机身进行支撑和定位时,由于重力载荷等因素的影响,机身会产生变形,而机身的变形可能导致装配过程中对机身制造和装配准确度的误判.为了保障飞机的整机装配质量,需要给出合理的机身支撑点数量和位置.根据某大型飞机的全机对接装配问题,建立机身的有限元模型,研究了不同支撑条件下飞机的变形性态,分析了定位器的数量、布局以及工艺接头的安装位置等因素对机身变形的影响,结果表明：当机身姿态角度参数由0°变化到10°时,机身测量点平均误差值由0.641 0 mm变为0.910 0 mm,而测量点最大误差值变化并不明显;当工艺接头安装角度由 0°变化到15°时,机身测量点平均误差值由0.910 0 mm变为1.216 2 mm,测量点最大误差值由2.803 4 mm变为3.122 9 mm;机身分别采用三点支撑（1、2号支撑框位）,四点支撑（1、3号支撑框位）和六点支撑时,测量点平均位置误差分别为1.567 6、0.690 0、0.458 1 mm,测量点最大空间位置误差分别为2.738 8、1.228 1、0.874 9 mm,根据计算结果和机身装配工艺要求,最终确定机身采用六点支撑.     

锻压线搬运机器人的视觉标定

针对传统锻压生产线机器人与工件标定方法耗时长、精度低等问题,提出一种视觉标定的方法,确定机器人与工件的位置关系.利用摄像机参数标定工具箱实现对平面标定模板的角点提取和校正,得到摄像机的内外参数.通过示教工件坐标的试验,验证了该标定方法的可行性.结果表明:该方法可以保证机器人对工件快速准确的抓取,得到工件坐标的平均误差在0.3%以内,标定精度达到生产线的实际要求.     

基于SIFT特征点的双目视觉定位

提出了一种结合了SIFF特征点的双目立体视觉定位方法.介绍了对尺度、旋转、视角等变化具有良好鲁棒性的SIFT特征向量,利用SIFT特征向量匹配算法在双目视觉系统采集的左、右图片中分别检测目标、获取匹配的目标SIFT特征点.经过空间匹配点选择、标定点坐标计算等步骤获取左、右图片中具有空间位置一致性的目标标定点,并在摄像机坐标系中恢复目标标定点三维信息.实验结果表明,利用该方法进行目标定位具有较强的适应性.有一定的实用价值.     

基于径向约束的CCD相机标定参数的整体优化

提出了基于径向约束的CCD相机标定的模型参数非线性整体优化的方法.利用Harris算法检测标定板的各角点图像坐标,保证了标定板角点的稳定性和可靠性;进行RAC(radial alignment constraint)两步法标定,并用Levenberg-Marquardt算法对通过径向约束标定得到的所有相机模型参数进行非线性整体优化,提高了相机参数的标定精度.实验结果表明.该方法标定精度高,能明显减小各种误差对CCD相机标定的影响,提高了机器视觉三维测量的精度.     

差分遗传算法优化BP神经网络的双目相机标定

针对传统双目相机标定的方法存在计算量大、标定过程复杂等问题,本文提出了一种利用差分遗传算法优化BP神经网络来完成双目相机标定的方法.利用能量生长和光线扫描匹配算法完成同名角点的检测、匹配以及像素坐标的提取;对遗传算法的选择和交叉算子进行改进,同时利用差分算法对遗传算法的变异算子进行改进;利用差分遗传算法来优化BP神经网...     

一种共聚焦激光测头轴线位置标定方法研究

针对在非接触式坐标测量机上所用激光测头轴线位置需要标定这一工程需要,通过测量标准圆弧,提出了一种最小距离评价方法,该方法在评价函数取得极小值的时候可以有效标定激光测头轴线的初始参考零位。实验结果验证了该方法的有效性与可靠性。     

全景摄像机标定

针对一般全景摄像机标定方法需要特殊的装置、设备和仅适用于满足单视点约束情况下的问题,依据从单视点指向三维点的向量投影到图像平面的过程可以用泰勒级数描述的理论,建立了双曲面全景摄像机标定方法的一般传感器参数模型.标定方法能够补偿镜子焦点与摄像机光心间的配置误差,能够应用于单视点约束没有精确满足的情况下.同时算法只需摄像机从不同位置获取棋盘格平面模板图像可以进行标定.摄像机和平面模板可以自由移动,而不需知道运动的先验知识,所以算法灵活方便,而模型的参数通过非线性优化得到,所以精度较高.     

基于Pixhawk的四旋翼无人机视觉自定位系统研究

针对四旋翼无人机在GPS信号不强或被干扰的区域导致飞行控制失效的故障问题,利用Pixhawk飞控板和视觉传感器采集实时数据并通过数传模块将噪声滤除后的位置信息传递至地面站,再利用射影定理和目标定位方法确定位置参数信息.算法首先运用射影定理对目标点快速定位,再利用定位目标的坐标对四旋翼无人机新状态下的位置坐标进行反向定位,有效避免了基于消隐点单应的摄像机焦距变化导致内部参数的变化问题,经仿真实验表明在自定位的精度和速度上,能够有效结合Pixhawk飞控满足自定位,并能规避摄像标定不准带来的定位误差.