强噪声背景下图像标定符号定位算法研究

金属断口图像中标定符号信息是进一步计算图像对应实际物理空间距离的依据.标定符号通常为印刷体,所以准确定位是正确识别的前提和关键.对强噪声复杂背景下的金属断口图像标定符号的定位算法的研究,先对直线特征明显的标尺符号定位,其中对Radon变换进行分块改进,使快速性和准确性有了明显改善.字符定位利用符号的纹理特征进行数学形态学粗定位和图像边缘模板匹配精定位结合的方法,并根据标尺位置和长度等信息缩小搜索区域.实验结果表明,该算法的定位准确率达到94%.     

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。     

SINS/DVL组合导航系统的标定

为提高智能水下机器人中的SINS/DVL组合导航系统定位精度,需要准确标定出捷联惯性导航系统(SINS)和多普勒计程仪(DVL)之间的安装误差角以及DVL的刻度系数。该方法只需AUV潜水一段时间后浮出水面2~3次,以接收的GPS定位信息作为参照,经过迭代计算,即可标定出DVL速度刻度系数和SINS与DVL之间的安装误差角。试验结果表明,用该方法能简单有效地标定出组合导航系统的各项误差参数,而且在多次标定修正后,定位精度优于7 m,具有较高的实用价值。     

基于机器视觉的指针式仪表示数识别方法研究

基于机器视觉技术实现指针式仪表数据的自动读取具有重要意义,针对现有方法中存在的识别精度不高等不足,提出一种基于标定的指针式仪表数据视觉读取方法。首先,基于标定模板完成仪表表盘最大、最小刻度线识别与斜率计算;其次,通过仪表表盘图像预处理及连通区域筛选得到指针大致区域;然后,融合Hough和边缘聚类与拟合方法实现仪表指针边缘的精确定位,进而实现指针数据的识别与读取;最后,以某品牌避雷器监测器为例,对上述方法进行实验验证。结果表明,该方法能够准确、稳定的识别出指针式仪表读数。     

高速公路动态环境下的摄像机自标定

提出一种动态环境下高速公路监控系统摄像机的自标定方法.首先利用混合高斯背景建模方法从动态视频图像中获取背景图像和目标频繁出现的目标区域;然后利用不同的直线检测算法检测和估计出目标区域内高速公路上大量存在的各种标志线和虚标志线以及水平线,基于这些线状特征计算出摄像机的灭点;最后根据灭点和线特征之间的几何关系计算出摄像机的内外参数,从而实现摄像机自标定.真实场景的实验结果表明,该算法非常合适于各种高速公路监控系统中摄像机的实时自标定,且精度高、稳定性好.     

B双空间几何中基于消隐点的摄像机标定

对比目前常见的CCD摄像机标定技术,采用了一种基于消隐点的摄像机标定方法。该方法基于射影几何中的B双空间几何概念,在充分利用二维棋盘格标定图像中点、线和面固有的几何关系与属性的基础上,通过改进的角点提取与计算,首先针对摄像机内参数中的横向焦距与纵向焦距进行计算,然后结合非线性优化方法对参数进行优化计算,从而求解出待标定摄像机的全部内参数。该标定方法具有操作过程简单和实验误差小的特点。     

非均匀光照下马氏瓶刻度图像的自动识别研究

马氏瓶刻度的自动识别会直接影响到潜水面蒸发量的观测与计算效率[1]。针对室内物理实验光照不均匀情况下的马氏瓶刻度图像的识别,首先使用改进的Bernsen算法对图像进行二值化处理;然后求得二值化图像的垂直投影曲线,利用Loess(locally weighted scatterplot smoothing)算法对垂直投影曲线进行平滑处理,求得平滑处理后的各个极值点,计算出相邻极值点像素值之间的差值,最大差值对应的位置即马氏瓶液位线;根据得到的液位线和识别的数字计算出液位值,即可计算出潜水面的蒸发量。实验结果表明,改进的Bernsen算法改善了室内物理实验中非均匀照射下的马氏瓶刻度的分割效果。将此方法与可调焦的摄像头相结合,可实现潜水面蒸发量观测的自动化、连续化和智能化。此方法对类似的刻度识别具有重要的参考价值。     

基于hough变换和harris检测的标尺图像潮位测量

在海洋测绘和水域监测领域经常需要测量潮位信息,提出了一种利用图像处理进行标尺刻线检测的方法,亦即使用摄像机拍摄固定在水中的标尺,通过读取标尺视频序列,基于hough变换和harris检测对标尺刻线进行识别计算,从而获得潮位线位置。水面实验证明了该方法具有较高的实用性。     

采用棋盘格靶标的全自动相机标定方法

为了去除相机标定过程中的人为干预,提出了一种采用改进的棋盘格靶标的全自动相机标定方法。识别出每幅标定图像中的四个标志圆,利用四个标志圆圆心的图像坐标和物理坐标计算二维射影变换矩阵。依据该射影变换矩阵计算出棋盘格角点的初始图像位置,接着提取亚像素精度的角点位置。迭代求解需要标定的相机参数。由实验可知,该全自动相机标定方法的棋盘格角点识别能力和相机标定精度,与Bouguet的相机标定工具箱相当,且可以显著地减少标定时间和工作量。利用20幅分辨率为640×480的靶标图像标定相机仅需16 s。     

目视万工显的CCD影像测量系统设计与标定

在目视万工显的基础上,采用CCD图像传感器设计电子目镜采集图像,利用光栅尺实现万工显二维平台移动的测量,分别通过USB口和串口实现图像数据和光栅尺测量数据的计算机自动采集。使用二级精度的毫米级玻璃线纹尺来标定影像测量系统,使用电子目镜采集玻璃线纹尺1 mm刻度的图像,通过编制的软件对图像进行像素细分、去噪声、二值化、刻线细化等处理,实现影像测量系统的标定。最后使用一级精度的0.01mm玻璃线纹尺验证标定结果,验证结果表明:标定结果符合测量要求。     

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.     

基于平行线的室内视觉导航

根据一组空间直线上的无穷远线素集在视平面上所形成的消失点对直线的平移具有稳定性的特点,提出了基于平行线的摄像机参数标定和自主移动平台室内视觉导航算法．在对摄像机进行标定时,将摄像机模型简化成关于移动平台航向角和X方向距离的线性模型,并利用走廊左右踢脚线在视平面上的投影直线的斜率、消失点坐标来标定摄像机的内、外参数;在视觉导航时,视走廊左右踢脚线为一组平行线,由其在视平面上的投影直线的斜率、消失点坐标,控制自主移动平台行驶的X方向距离和航向角,实现平台的室内视觉导航．本文采用YIQ彩色模型分割楼道图像,由Hough变换与最小二乘法相结合的方法提取楼道踢脚线．     

高速公路云台相机的自动标定

目的 云台相机因监控视野广、灵活度高,在高速公路监控系统中发挥出重要的作用,但因云台相机焦距与角度不定时地随监控需求变化,对利用云台相机的图像信息获取真实世界准确的物理信息造成一定困难,因此进行云台相机非现场自动标定方法的研究对高速公路监控系统的应用具有重要价值。方法 本文提出了一种基于消失点约束与车道线模型约束的云台相机自动标定方法,以建立高速公路监控系统的图像信息与真实世界物理信息之间准确描述关系。首先,利用车辆目标运动轨迹的级联霍夫变换投票实现纵向消失点的准确估计,其次以车道线模型物理度量为约束,并采用枚举策略获取横向消失点的准确估计,最终在已知相机高度的条件下实现高速公路云台相机标定参数的准确计算。结果 将本文方法在不同的场景下进行实验,得到在不同的距离下的平均误差分别为4.63%、4.74%、4.81%、4.65%,均小于5%。结论 对多组高速公路监控场景的测试实验结果表明,本文提出的云台相机自动标定方法对高速公路监控场景的物理测量误差能够满足应用需求,与参考方法相比较而言具有较大的优势和一定的应用价值,得到的相机内外参数可用于计算车辆速度与空间位置等。     

Segment Based Camera Calibration

The basic idea of calibrating a camera system in previous approaches is to determine camera parmeters by using a set of known 3D points as calibration reference.In this paper,we present a method of camera calibration in whih camera parameters are determined by a set of 3D lines.A set of constraints is derived on camea parameters in terms of perspective line mapping.Form these constraints,the same perspective transformation matrix as that for point mapping can be computed linearly.The minimum number of calibration lines is 6.This result generalizes that of Liu,Huang and Faugeras^[12] for camera location determination in which at least 8 line correspondences are required for linear computation of camera location.Since line segments in an image can be located easily and more accurately than points,the use of lines as calibration reference tends to ease the computation in inage preprocessing and to improve calibration accuracy.Experimental results on the calibration along with stereo reconstruction are reported.     

基于图像修复的网线绕距测量方法研究

针对网线绕距测量,提出了一种基于图像处理和正交最小二乘曲线拟合的方法。运用彩色空间模型分别提取两条不同颜色的双绞线并将其灰度化。运用阈值分割的方法将图像二值化,运用图像形态学处理填充双绞线内部的孔洞简单修复图像。通过正交最小二乘曲线拟合的方法,拟合出双绞线的中心线,得到两条双绞线的交点并且最终求得网线绕距。实验表明,提出的方法能简单有效地计算出网线绕距。     

一种使用校正模板的非线性摄像机标定方法

基于图像点满足的特定直线方程以及相邻图像点之间距离相等的性质,对标定模板图像进行校正,并通过改进的张正友标定法,提出了一种新的使用校正模板的非线性摄像机标定方法。与现存的方法进行比较发现,该方法能够实现较高精度的摄像机标定,鲁棒性比较强,且能够大大地降低算法的复杂度。     

Simple calibration algorithm for high-distortion lens camera

A simple and useful calibration method for a TV camera with a high-distortion lens is presented. The parameters to be calibrated are effective focal length, one-pixel width on an image plane, image distortion center, and distortion coefficient. A simple-pattern calibration chart composed of parallel straight lines is introduced as a reference for calibration. An ordinary 2D model fitting is decomposed into two 1D model fittings on the column and row of a frame buffer across the image distortion center by ingeniously utilizing the point symmetry characteristic of image distortion. Some parameters with a calibration chart are eliminated by setting up a calibration chart precisely and by utilizing negligibly low distortion near the image distortion center. Thus, the number of unknown parameters to be calibrated is drastically decreased, enabling simple and useful calibration. The effectiveness of the proposed calibration method is confirmed by experimentation     

眼球光心标定与距离修正的3维注视点估计

目的 在基于双目视线相交方法进行3维注视点估计的过程中,眼球光心3维坐标手工测量存在较大误差,且3维注视点估计结果在深度距离方向偏差较大。为此,提出了眼球光心标定与距离修正的方案对3维注视点估计模型进行改进。方法 首先,通过图像处理算法获取左右眼的PCCR（pupil center cornea reflection）矢量信息,并使用二阶多项式映射函数得到左、右眼的2维平面注视点;其次,通过眼球光心标定方法获取眼球光心的3维坐标,避免手工测量方法引入的误差;然后,结合平面注视点得到左、右眼的视线方向,计算视线交点得到初步的3维注视点;最后,针对结果在深度距离方向抖动较大的问题,使用深度方向数据滤波与Z平面截取修正法对3维注视点结果进行修正处理。结果 选择两个不同大小的空间测试,实验结果表明该方法在3050 cm的工作距离内,角度偏差0.7°,距离偏差17.8 mm,在50130 cm的工作距离内,角度偏差1.0°,距离偏差117.4 mm。与其他的3维注视点估计方法相比较,在同样的测试空间条件下,角度偏差和距离偏差均显著减小。结论 提出的眼球光心标定方法可以方便准确地获取眼球光心的3维坐标,避免手工测量方法带来的误差,对角度偏差的减小效果显著。提出的深度方向数据滤波与Z平面截取修正法可以有效抑制数据结果的抖动,对距离偏差的减小效果显著。     

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.     

适用于动态对焦的高精度灵活标定方法*

处于动态对焦过程及不同对焦状态下的相机内参会不断变化.文中通过在镜头对焦环上加装角度传感器的方式,提出基于动态对焦过程以主距增量为参数的相机模型,实现任意对焦状态和距离下相机内参数的求解.利用定制的三平面立体标定靶,设计一种高鲁棒性的标定方法.与传统模型相比,该模型基本未增加额外约束条件,可操作性较强.实验表明,文中模型及相应标定方法具有更强的图像校正能力,从而提高摄影测量精度.