基于特征匹配的激光雷达和相机外参标定方法

智能驾驶系统的车载传感信息通常由激光雷达信息和相机信息融合而成,精确稳定的外参数标定是有效多源信息融合的基础。为提高感知系统鲁棒性,文章提出一种基于特征匹配的激光雷达和相机标定方法。首先,提出点云数据球心算法和图像数据椭圆算法提取特征点的点云三维坐标和像素二维坐标;接着,建立特征点在激光雷达坐标系和相机坐标系下的点对约束,构建非线性优化问题;最后,采用非线性优化算法优化激光雷达和相机的外参数。利用优化后的外参数将激光雷达点云投影至图像,结果显示,激光雷达和相机联合标定精度横向平均误差和纵向平均误差分别为3.06像素和1.19像素。文章提出的方法与livox＿camera＿lidar＿calibration方法相比,平均投影误差减少了40.8%,误差方差减少了56.4%,其精度和鲁棒性明显优于后者。     

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。     

基于光束法平差的双线阵系统标定技术

针对线阵相机特殊使用场景中所需要的高精度图像,对线阵相机进行高精度标定。提出一种基于光束法平差的双线阵相机标定方法。通过背景差分法获取线阵相机的特征点的像素坐标。再利用已有的直接线性变换方法和非线性优化方法求出相机的内参,外参,畸变参数后,将得到的初始参数与世界坐标作为待优化集合,利用LM法和光束法平差对该集合进行更进一步的优化,使得双线阵系统的重投影误差降到最低。实验表明,该方法与传统的线阵相机标定方法相比重投影误差降低了75.01%。     

一种新的四自由度SCARA机器人手眼标定方法

针对四自由度机器人手眼标定精度不高的问题,提出了基于标定块的手眼标定系统.通过引入亚像素角点提取算法,提取特征点的精确像素坐标;结合机械手平移规则,完成手眼系统旋转矩阵的标定,通过标定块提取机器人第三连杆中心在工作平台上的投影点所对应的世界坐标,计算系统平移矩阵.实验表明:方法不仅提高了手眼系统标定精度,而且简化了特征点世界坐标的提取过程.     

基于C形臂的手术导航相机标定方法

针对基于C形臂的手术导航系统中相机标定这一关键技术中存在的过渡环节过多、参数求解过程复杂等问题,提出一种完全忽略相机模型的解决方法。该方法完全忽略相机模型,在映射参数求解过程中简化了过渡环节,使得算法实现变得高效;同时,提出了带有双层金属球的校准靶,通过识别小球的投影数据来实现相机标定。在校准点验证实验中,可以验证经变换后的坐标的残余误差均不超过0.002像素;在导航验证实验中,借助初步搭建的导航平台成功实现了探针取点及穿孔。实验结果表明,该相机标定方法的精度能够满足手术导航系统的精度要求。     

双目视觉的立体标定方法

为实现双目视觉系统的立体标定,分析了摄像机成像模型,并充分考虑了透镜的径向畸变和切向畸变,提出了一种新的立体标定算法。该算法利用张正友的灵活标定算法,初步求取摄像机的内参数,结合Brown算法并提取图像中角点的子像素级坐标,精确求取摄像机内参数和畸变向量。为方便后续的图像校正,基于前面的单个摄像机标定,通过计算空间中的景物点在左右摄像机成像平面上的位置关系,计算出双目视觉系统中两个摄像机之间的旋转矩阵R和平移向量T,从而实现了立体标定。实验结果表明,该算法能取得较高的精度,可以应用于双目视觉系统。     

双目立体视觉系统的非线性摄像机标定技术*

针对双目立体视觉的工业检测精度和实时性要求,采用LENZ畸变模型建立基于面阵CCD的双目成像几何模型,分析了成像模型的内外参数及针孔模型的局限性,提出改进的双目立体视觉系统摄像机两步标定方法。利用HALCON标定板及函数库平台,采用亚像素精度的边缘提取和椭圆拟合算法精确获取标定点,以建立像点与空间点的对应关系,并对标定参数进行非线性优化。实验证明该标定算法灵活准确,并具有良好的可扩展性。     

基于二值几何编码图案的高精度结构光系统参数标定方法研究

该文提出了一种基于空间编码图案的结构光系统参数标定方法。与传统的基于棋盘格图案标 定策略不同的是,该文采用结构光编码图案实现了系统的高精度标定,具体实施步骤包括：(1)根据编码图案的几何分布特性提出了一种编码特征点检测算子,基于检测出的编码特征点构建拓扑结构,利 用仿射变换原理及双线性插值算法提取出编码几何元素图像;(2)将几何元素识别转化为监督分类问题,通过采集大量训练样本训练卷积神经网络,实现编码元素的准确识别和解码过程;(3)利用射影变 换原理建立相机像平面与投影机像平面之间的对应关系,利用此对应关系将标定板上棋盘格角点在相机像平面上的坐标转换至投影机像平面,最终实现了对相机和投影仪内外部参数的同时标定。标定结果显示,该方法对投影仪的标定重投影误差不超过 0.3 像素;三维重建实验结果显示,与传统标定方法相比,该文方法能够显著提升系统的标定和三维重建精度。     

基于长基线双目系统的信号弹高度测量方法

针对信号弹测量的实际需求,增加了现有双目视觉系统的基线长度。使用标准尺寸的特征物来搭建外参数标定系统,利用最小二乘法拟合特征物轮廓,提取特征点像素坐标,建立约束方程组;使用LM优化算法分别计算出两相机与标定系统的旋转量与平移量,进而求解两相机之间的外部参数。利用五帧差分法提取信号弹目标,最终获得信号弹飞行高度。试验证明,该方法测量精度高,鲁棒性较好。     

基于边缘关联点云的激光雷达与相机外参标定方法

激光雷达的点云和相机的图像经常被融合应用在多个领域。准确的外参标定是融合两者信息的前提。点云特征提取是外参标定的关键步骤。但是点云的低分辨率和低质量会影响标定结果的精度。针对这些问题,提出一种基于边缘关联点云的激光雷达与相机外参标定方法。首先,利用双回波提取标定板边缘关联点云;然后,通过优化方法从边缘关联点云中提取出与实际标定板尺寸大小兼容的标定板角点;最后,将点云中角点和图像中角点匹配。用多点透视方法求解激光雷达与相机之间的外参。实验结果表明,该方法的重投影误差为1.602px,低于同类对比方法,验证了该方法的有效性与准确性。     

基于二维标定板的摄像机标定

当今摄像机的标定已然成为机器视觉领域研究的重点。在计算机获取图像并转换成数字信号实现三维欧式重建当中,摄像机的标定是非常关键的一步,采用2D共面激光打印标定板,基于Tsai模型两步标定法对摄像机进行标定。基于图像处理算法提取特征点坐标,然后对标定的初值进行多维无约束非线性优化,从而完成整个标定过程,并获得了对摄像机内外参数较为精确的求解。     

基于一维标定物的多摄像机标定

一维标定物是由三个或三个以上彼此距离已知的共线点构成的. 现有文献指出只有当一维标定物做平面运动或者绕固定点转动时，才能实现摄像机的标定. 本文的研究结果表明，当多个摄像机同时观察作任意刚体运动的一维标定物时，则该摄像机组能被线性地标定. 本文给出一种线性标定算法，并使用最大似然准则对线性算法结果进行精化. 模拟实验和真实图像实验都表明本文的算法是有效可行的.     

Simplified Active Calibration

We present a new mathematical formulation to estimate the intrinsic parameters of a camera in active or robotic platforms. We show that the focal lengths can be estimated using only one point correspondence that relates images taken before and after a degenerate rotation of the camera. The estimated focal lengths are then treated as known parameters to obtain a linear set of equations to calculate the principal point. Assuming that the principal point is close to the image center, the accuracy of the linear equations are increased by integrating the image center into the formulation. We extensively evaluate the formulations on a simulated camera, 3D scenes and real-world images. Our error analysis over simulated and real images indicates that the proposed Simplified Active Calibration method estimates the parameters of a camera with low error rates that can be used as an initial guess for further non-linear refinement procedures. Simplified Active Calibration can be employed in real-time environments for automatic calibrations given the proposed closed-form solutions.     

凡事皆须校准

当需要用到极高精度的运动控制时，譬如需要在用于制造关键尺寸仅为几十纳米级的集成电路的精确线性编码器上标记基准点时，气温变化往往被认为是最严重的问题。这些编码器必须达到皮米（微微米）级的精度。     

基于校准靶的C形臂相机模型自动校准方法

根据校准靶标志点影像的特点,提出一种自动的离线C形臂相机模型校准方法。应用聚类算法实现标志点信息的自动识别,通过行列索引表简化标志点网格姿态的识别,自动建立标志点在影像坐标系和空间坐标系下坐标的对应关系,经几何变形校正后,实现C形臂相机的校准。实验数据证明,该方法具有良好的鲁棒性,误差小于1 mm,可应用于基于术中C形臂X线影像的手术导航系统。     

光学透视头盔显示器标定技术

光学透视头盔显示器(OSTHMD)标定是增强现实技术研究中一个具有挑战性的关键技术问题. 研究了OSTHMD标定的几种常见技术及其优缺点, 详细论述了当前最常用的OSTHMD标定法: SPAAM法, 同时提出了一种基于图像的快速标定OSTHMD的方法, 从算法复杂度方面对两种标定法进行了对比, 并采用用户自行评估法进行评估, 认为基于图像的快速标定OSTHMD的方法更为快速精准.     

微波辐射计定标

对微波辐射计的两种定标方法进行了介绍,即分步定标法和整体定标法。分步定标法需要测量的中间参数较多,故误差来源多,定标精度低。整体定标一次完成,没有中间环节,因此定标精度较高,缺点是要求有一个提供给天线的准确、可靠的噪声环境,成本较高。本文在现有的实验条件下,分别对５．４ＧＨｚ和３７ＧＨｚ微波辐射计进行了整体定标和接收机定标,并对定标结果进行了对比。     

基于平面棋盘格标定板的三维空间标定新方法

在总结分析国内外摄像机标定技术研究的基础上,针对体育科研中使用三维立体 框架进行摄像机标定在标定范围、误差、便携性及时效性等方面存在的不足,提出了使用平面 棋盘格标定板进行三维空间标定的新方法。选取了5 m、10 m 和30 m 的拍摄距离,标定参照 物选用传统三维辐射式立体框架和自制二维平面棋盘格标定板,对标准1 m 长度的比例尺进行 三维重建,对两种标定方法进行了精度比较。此外还对标准1 m 板在测量空间的不同位置（测 量画面中间、边缘）进行了误差分布分析。实验结果表明,基于平面棋盘格标定板的摄像机空 间标定方法具有一定的优势,不论从使用方便性还是测量精度方面都克服了三维立体框架在使 用中的不足,理论上能够满足体育科研的需求。     

星载周期定标微波辐射计外部定标负载尺寸与位置的确定

本文从各个方面论述了选用ＳＳＭ／Ｉ方式周期定标的星载微波辐射计外部定标负载尺寸与位置的考虑。并对即将装载于ＦＹ－３气象卫星上的微波辐射计其热定标负载尺寸、位置进行了分析计算，得出定标负载应距馈源高１０ｃｍ左右，单边尺寸为１２～１６ｃｍ的结论     

Calibration of microprocessor performance models

Microprocessor designers use performance models to predict performance and guide their design decisions. Experimental results in the article highlight the significant effort required to achieve a truly cycle-accurate performance model and the necessity for systematic validation of performance models to ensure their accuracy and usefulness