钢轨匹配中的线结构光平面标定方法研究

在利用激光无接触技术进行轨道检测时,为了彻底摆脱激光摄像式传感器对称安装的束缚,本文在大量调研国内外线结构光视觉系统标定方法的基础上,提出一种基于共面法的视觉系统结构参数的标定方法—等高线标定法。在量块上表面提取140个数据点,先对数据进行坐标变换,再利用Levenberg-Marquardt优化算法进行非线性迭代使所有点处于同一等高线上。该方法操作简单,对设备要求低,标定试验数据表明等高线标定法重复性达0.00133°,检定试验数据表明视觉系统在等高线法标定线结构光平面的基础上检测精度可达7.7 μm。其高精度性和便捷性符合铁道部门对轨道检测的要求。     

一种三维激光雷达系统标定方法北大核心CSCD

为了解决无人化叉车在运行中对物料的尺寸及距离的高精度测量要求,设计了一个基于二维激光雷达和步进电机云台的长臂三维激光雷达系统,并重点研究了此系统的参数标定方法。针对现有标定方法存在忽略了激光中心和旋转轴中心的安装误差,特定点选取易造成较大标定误差等问题,通过建立激光雷达系统的数学模型,分析其内在联系,使用解耦合的方法分离待标定参数,并使用直线拟合的方法和双拟合平面重合的方法来标定未知系统参数。通过室内标定实验和叉车搭载测量实验进行验证,结果表明,标定参数准确可靠,测量误差不超过3%,满足无人化叉车作业的要求。     

基于特征点匹配的多视图像校正

多视图像的校正是提高3DTV观看质量的关键步骤之一。现有的图像校正算法大多是双目或三目相机校正,对于平行或弧形相机阵列的多视图像校正的研究较少,而且受相机标定参数和相机间距的影响较大。文章提出了一种对未标定的多目相机图像进行校正的方法,通过寻找匹配特征点,依据匹配点垂直视差的关系计算校正变换矩阵,用以对原图像进行校正变换。实验结果显示,图像间的垂直失配大为减少,校正后的图像能够提供良好的立体视觉主观测试效果。     

基于显著轮廓特征的SAR图像轮廓匹配新方法

在以星载SAR图像作为基准图、机载/弹载SAR图像作为实时图的匹配导航和精确制导研究中,传统基于点特征的匹配方法存在特征点数目过多,误匹配率较高,容易受噪声及灰度变化影响等问题.该文提出一种基于显著轮廓特征的SAR图像"由粗到精"的匹配新方法.该方法在对SAR图像进行预处理的基础上,采用改进的模糊C均值聚类(FCM)的图像分割方法来提取闭合轮廓特征;采用归一化轮廓中心距离描述符进行双向匹配,获得强鲁棒性的粗匹配轮廓对;在粗匹配轮廓上采用改进的局部二值模式(LBP)算子得到精匹配结果.试验结果表明,该方法在图像旋转、空间变化以及噪声干扰较大的情况下,具有精确性高、鲁棒性强的优势,适宜遥感SAR图像匹配.     

基于显著轮廓特征的SAR图像轮廓匹配新方法

在以星载SAR图像作为基准图、机载/弹载SAR图像作为实时图的匹配导航和精确制导研究中,传统基于点特征的匹配方法存在特征点数目过多, 误匹配率较高,容易受噪声及灰度变化影响等问题。该文提出一种基于显著轮廓特征的SAR图像“由粗到精”的匹配新方法。该方法在对SAR图像进行预处理的基础上,采用改进的模糊C均值聚类(FCM)的图像分割方法来提取闭合轮廓特征;采用归一化轮廓中心距离描述符进行双向匹配,获得强鲁棒性的粗匹配轮廓对;在粗匹配轮廓上采用改进的局部二值模式(LBP)算子得到精匹配结果。试验结果表明,该方法在图像旋转、空间变化以及噪声干扰较大的情况下,具有精确性高、鲁棒性强的优势,适宜遥感SAR图像匹配。     

激光拼焊焊缝截面轮廓几何建模方法北大核心CSCD

提出了一种激光拼焊焊缝截面轮廓的几何建模方法,基于Laws纹理滤波和数学形态学闭运算提取了截面的轮廓边缘,分别采用多项式函数模型、指数函数模型、高斯函数模型对提取的截面轮廓边缘进行了曲线拟合,并对拟合结果进行了误差分析。分析结果表明,基于指数函数模型拟合的焊缝截面轮廓上边缘的精度最高,基于高斯函数模型拟合的焊缝截面轮廓下边缘的精度最高。对不同工艺参数条件下获得的激光拼焊焊缝截面轮廓边缘进行了几何建模实验,实验结果表明,提出的方法可以有效地实现激光拼焊焊缝截面轮廓的几何建模。     

基于激光线阵的线阵相机在线畸变标定和校正

为了提高线阵相机畸变标定和校正的实时性和便捷性,研究并提出了一种基于激光线阵的线阵相机在线畸变标定和校正的方法.以一组相对间隔已知的激光线阵作为基准,根据其相对间隔的变化而实现相机的在线标定和校正,而无需已知相机和成像物体的相对位置,也无需其他设备,操作简单.该方法适用于成像过程中物距不变的情况.经实验证明,当激光线阵...     

基于图像分块的Harris-SIFT特征匹配算法

应用Harris角点和SIFT图像局部特征定量化数据描述的互补优势,提出了图像分块Harris-SIFT特征匹配方法。将原图像分割成子图像块,根据子块的可变阈值检测多尺度Harris角点,并对其进行迭代精化,使其收敛到真值,然后生成定量化的特征矢量。匹配应用双向最近邻算法并用RANSAC去除误匹配。通过仿真验证,这种方法增强了角点提取的鲁棒性,提高了匹配速度和精度。     

激光跟踪干涉系统基点的直线约束标定方法EI北大核心CSCD

激光跟踪干涉系统的测量精度是工业机器人标定精度的主要影响因素,其基点标定精度决定了激光跟踪干涉系统的测量精度。为了确定基点与激光跟踪干涉系统的准确距离,提出了一种激光跟踪干涉系统基点的直线约束标定方法。建立了基于直线约束的数学标定模型,使各标定约束点分布在同一直线上,可直接应用干涉测量方法获取约束点的精确坐标,使用最小二乘法进行数值解析确定基点距离,该方法具有原理简单、误差源少、测量精度高的特性。针对影响标定精度的各项参数进行了数值仿真分析,优化标定参数,减小标定误差;最终搭建了实验装置评估该标定方法的性能,实验结果表明,激光跟踪干涉系统的基点距离平均值为290.0764 mm,标准差为4.4μm,满足对工业机器人标定的精度需求;为验证该方法的准确性,对API radian激光跟踪仪的基点距离进行比对测试,与其标称值相差3μm。     

基于极线校正的亚像素相位立体匹配方法

针对双目结构投影光栅相位法三维测量系统中立体匹配的效率与精度问题,提出了基于极线校正的亚像素相位立体匹配方法。首先,通过外极线校正算法将双目立体视觉几何结构校正为平视双目标准几何结构,使匹配点对在左右相机上的成像点位于同一水平线上。然后,采用双线性内插法获取校正后新相位图像对,并提出一种基于相位区域匹配的立体匹配算法,获得初始匹配点。最后,提出采用最小二乘拟合将初始匹配点附近3×3邻域内的相似度量拟合为一个二次曲面,然后求解得到该曲面的局部最小值,得到与待匹配点相位相同的右摄像机匹配点坐标。通过对标准平板平面度进行测量与精度分析,表明该方法能够快速、准确的实现立体匹配。     

基于特征匹配的着陆导航敏感器相对校准算法

在光学辅助惯性导航系统中,观测信息的最优融合依赖于相机与惯性测量单元六自由度转换的精确校准。针对火星软着陆自主导航中的测量信息最优融合问题,提出了基于扩展卡尔曼滤波的导航敏感器相对位姿校准算法。该算法仅利用火星表面可获取的路标特征点信息,不借助额外的测量设备,对相机与惯性测量单元相对位姿进行精确的校准,同时,能够估计着陆器的位置、速度和姿态。考虑到着陆器机动和火星自旋的影响,建立了宽视场相机及惯性测量单元的高精度测量模型。最后通过数学仿真对所提出的校准算法的可行性和有效性进行了验证。     

基于模糊匹配的多级车牌匹配技术

在当前技术中,车牌之间的匹配一般采用的是精确匹配,其不足以满足旅行时间、OD调查等研究的需要。针对此问题,设计了一种基于模糊匹配的多级车牌匹配技术。该方法通过限定车牌经过上下游交叉路口的时间间隔、计算车牌之间的编辑距离进行车牌的模糊匹配,将匹配成功的车牌的旅行时间用四分位数法进行异常数据的剔除,并通过北京市某路段的实测数据进行验证。实验发现多级车牌匹配技术可以很好地提高车牌的匹配率,从而为基于车牌的其他研究提供更有效、可靠的数据。     

Image registration using a point-line duality based line matching method

In the paper, a Point-Line Duality (PLD), i.e. a line in the image (x–y) space corresponds to a point in the dual (θ–ρ) space, based line matching method is proposed for image registration. First, edge points are detected in a template image and a target image. The edge points are linked and segmented into chains. The chains are fitted to lines, and the lines are mapped to dual points in the dual space. To improve stability and efficiency, a point merging algorithm is proposed to deal with the fragmentary line segments that should belong to a single line. As a result, a line matching problem is converted to a point pattern matching problem. Finally, a point pattern matching algorithm is proposed to determine registration parameters and to determine matched line pairs. Experimental results demonstrate that the proposed method is effective for images under rigid body transformation, occlusion, and illumination change.     

基于肤色的眼睛轮廓自动提取新方法

眼睛作为人脸识别最重要的生物特征之一,具有高稳定性、不易复制性和可区分性等特点,其特征提取是人脸图像检索的关键环节,通常对眼睛特征的描述主要依据视觉感知,面对由于模糊描述而无法实现量化处理的难题,提出了一种基于肤色的人眼轮廓自动提取新方法。该方法分为四步:首先,提取人脸彩色图像并将其从RGB色彩空间变换到YCbCr色彩空间;其次,通过肤色非线性空间映射进行人脸区域定位处理;然后,采用大津法实现人眼区域分割;最后,通过色度信息以及形态学处理方法提取眼睛轮廓。实验表明:该方法能够精确提取人眼轮廓,提取率为99%以上,提取时间小于1.75 s。     

基于双一维靶标的摄像机标定方法

针对大视场摄像机的标定,提出一种基于双一维靶标的摄像机标定方法。两个一维靶标任意放置在摄像机视场内,摄像机从多角度拍摄靶标图像;利用一维靶标特征点共线的特性进行图像畸变校正;计算两个一维靶标所在空间直线在图像中的消影点,得到在空间中的夹角关于摄像机内参数矩阵的表达式,利用其所成角度恒定这一约束求解摄像机内部参数;采用非线性优化方法,求解摄像机内、外参数在最大似然准则下的最优解。仿真试验结果表明,当噪声水平小于0.5 pixel时,摄像机内部参数的相对误差均小于0.3%。实物试验结果表明,视场范围为1 200 mm×800 mm时,该方法的标定精度优于0.1 mm。     

基于地形轮廓面正交分解的三维地形匹配算法

地形辅助导航(TAN)是提高低空(超低空)无人飞行器(UAV)导航精度的一种有效手段.传统的三维地形匹配算法的可靠性差,无法满足工程需求.激光成像雷达能够获得高精度三维数字地形图,有效提高地形匹配辅助导航系统的适应性.文中根据地形轮廓面的正交分解模型,提出了一种适用于激光成像雷达的新型三维地形匹配算法.该算法通过正交分解构造地形特征矢量,通过矢量匹配和在线置信度分析提高地形匹配的可靠性,并进一步结合激光成像雷达和自然地形的特点设计了相应的优化搜索策略.该算法匹配结果置信度高、稳定性好,具有良好的工程应用前景.     

一种基于平面标靶的线结构光视觉传感器标定方法

提出了一种适合于现场的线结构光视觉传感器标定 方法。建立了标定的数学模型,设计了一种平面点阵标靶,提出了坐标映射方法。根据结构 光条纹特征点的图像坐标和对应在标靶坐标系下的坐标,以及 相机内参,计算出标靶坐标系到摄像机坐标系的转移矩阵,再由转移矩阵得到特征点在摄像 机坐标系下的 坐标;在视场范围内,平面标靶按不同位姿摆放多次,获取投射在标靶上的所有特征点,对 这些特征点进 行平面拟合,得到结构光平面在摄像机坐标系下的方程。对标定的精度进行了验证,实验表 明,本文方法标定 过程简单,精度较高,适合于结构光传感器的现场标定。     

一种新的基于对应像素距离度量的图像相关匹配方法

传统的图像相关匹配方法中,由于实时图和参考图之间存在着灰度差异和一定程度的几何形变以及对目标的局部遮挡,使得利用求取对应像素灰度差累加和来进行相似性度量算法的性能很容易受到影响。文中从另一角度提出了一种新的图像相关匹配算法。该方法改变了原先匹配算法中求取模块图像和目标图像的像素灰度差的和的方法,而改为求取两幅图像之间相接近的点的个数,从而使匹配算法的稳定性大大提高,因为 局部出现的大片噪声点将不会影响匹配的结果,而这样的情况在传统的相关算法中将会显著影响匹配结果。实验结果表明了该方法的有效性。