二轴转台测角法用于线阵相机几何参数标定

目的 目前对线阵相机的几何参数标定方法比较少,而且已有标定方法都需要特殊、高精度要求的设备,为此提出一种基于二轴转台测角法的线阵相机标定方法,通过简单的设备高精度求取线阵相机的内参数和畸变参数。方法 通过简化面阵相机成像模型,建立线阵相机成像模型且推导出参数计算公式,提出测角法标定流程并设计了专门的标定板,利用图像边缘检测得到标定板黑白条纹的边缘点坐标,结合二轴转台的角度信息,代入成像模型中,主要采用最小二乘法和迭代优化算法,求取线阵相机的内参和畸变参数。同时指出了该方法的适用性和标定精度依赖于转台精度、镜头视场角和感光器件分辨率。结果 对3只不同焦距的镜头进行标定实验,分析了内参数和畸变参数迭代优化过程,焦距的标定精度优于5 μm、主点的标定精度优于3 μm,与其他文献中高成本方法进行相比,处于同一数量级。结论 提出一种新的线阵相机几何参数标定方法,该方法利用低成本二轴转台和黑白条纹标定板即可高精度标定出线阵相机几何参数。该方法的适用性依赖转台精度、镜头视场角和感光器件分辨率,对于步长为0.012 9°的转台和分辨率为1 436的线阵相机,最多只能标定焦距为16 mm的镜头,而焦距更长的镜头需要更高精度的转台。     

双线阵CCD相机的畸变校正和标定方法

在双线阵CCD的三维重建中,对线阵CCD相机的标定和镜头畸变校正是基础环节。提出了一种用于三维重建中的双线阵CCD标定及镜头畸变校正方法。根据左右相机间的单应性关系,以及线阵CCD的成像原理,将双目相机间的空间关系分解成姿态角与错切角的关系。通过靶图数据的拟合,对姿态角和镜头畸变进行校正,根据求出的错切角完成相机间的标定,实现对具有镜头畸变的双线阵CCD的标定。实验结果表明,标定和校正精度满足后续三维重建中图像匹配的需求。     

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%。     

基于二次曲线的线阵相机标定技术

针对绕固定轴旋转的线阵相机,提出一种基于二次曲线的相机标定方法。该方法只需要相机在2个或更多不同的方位拍摄图像,通过相机的转动在每个方位拍摄多帧图像。靶标采用一个包含3个或更多二次曲线的平板。相机和靶标可以自由移动,不需要知道运动参数。通过坐标变换,把每个方位所拍摄的多帧线阵图像排列成面阵图像。从面阵图像中提取二次曲线作为标定基元,以此简化基元对应问题。仿真实验结果表明,该方法精度较高,鲁棒性较好。     

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。     

Tsai氏相机平面标定算法的一种解析改进

针对径向畸变的针孔透视投影模型,提出了一种简单快速的相机标定算法。该算法在假设图像中心点与CCD或CMOS传感器中心重合的前提下,将相机的内外参数和相机模型的畸变参数分离,以进一步进行线性相机标定,避免了非线性优化带来的误差,降低了算法复杂度,可适当提高标定精度,节约计算时间。首先,根据透视投影的交比不变性原理标定镜头的畸变系数;然后,根据旋转变换关系和平移变换关系,充分利用径向畸变约束、旋转变换的正交性和旋转矩阵特有的性质约束线性求解出相机的内参和外参;最后,通过实验与Tsai氏相机平面标定算法进行对比,所提算法在标定时间上节约了35%左右,在精度上至少提高了15%。     

Kinect传感器的彩色和深度相机标定

目的 针对现有的Kinect传感器中彩色相机和深度相机标定尤其是深度相机标定精度差、效率低的现状,本文在现有的基于彩色图像和视差图像标定算法的基础上,提出一种快速、精确的改进算法。方法 用张正友标定法标定彩色相机,用泰勒公式化简深度相机中用于修正视差值的空间偏移量以简化由视差与深度的几何关系构建的视差畸变模型,并以该模型完成Kinect传感器的标定。结果 通过拍摄固定于标定平板上的标定棋盘在不同姿态下的彩色图像和视差图像,完成Kinect传感器的标定,获得彩色相机和深度相机的畸变参数及两相机之间的旋转和平移矩阵,标定时间为116 s,得到彩色相机的重投影误差为0.33,深度相机的重投影误差为0.798。结论 实验结果表明,该改进方法在保证标定精度的前提下,优化了求解过程,有效提高了标定效率。     

一种基于神经网络的视觉定位系统

本文提出了一种基于人工神经网络的多线阵相机系统标定与3D定位方法，并应用于基于多线阵相机构成的视觉空间定位系统．该视觉定位系统利用了线阵相机的快速性与高分辨率的特点，非平行空间投影面相交定位的基本原理，实现了这种结构下快速、高精度空间定位．实验表明，人工神经网络的定位方法简化了多线阵视觉定位系统标定与定位计算的复杂性，在定位精度上达到了良好效果．为机器人位置反馈控制提供了有效的技术途径．     

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。     

管道内壁图像无畸变重建及摄像机标定研究

在视频管道检测系统中重建管道内壁图像时必须解决图像畸变与摄像机标定问题。针对无锥面反射镜的简化系统,在针孔成像模型下,分析了如何利用一个标定参数将全景图像重建成无畸变的内壁展开图像。提出一种新的摄像机标定方法,利用已知直径的圆在两个不同位置拍摄图像,通过曲线拟合求出其像的直径,进而得到该标定参数。实验证明了这种标定方法具有操作简单、精度高等特点。     

用于交会测量的摄像机标定系统设计

介绍了一种简易的摄像机立体标定系统的设计方案,主要应用于多CCD交会测量技术中,可以完成单个摄像机的标定、多个摄像机之间的立体标定和标定精度评估等功能.建立了包含透镜径向畸变和切向畸变的摄像机成像模型,采用两步法求解摄像机参数,最后通过交会测量得到的多个棋盘格的边长与实际边长的误差量来衡量摄像机标定的精度.该系统不要求使用者具有专业的3D几何知识,速度快,成本低,而且可以达到很高的精度.     

基于一阶径向畸变算法的双目摄像机多位姿标定方法

双目立体视觉中在对物体进行三维测量或精准定位时,需要对摄像机进行标定以获得其内外参数。研究径向畸变摄像机模型,构造了基于一阶径向畸变（RAC）算法的双目摄像机内外参数线性求解公式。考虑侧倾角、旋转角、俯仰角以及透镜的主要畸变因素,修正了传统RAC标定法中只考虑径向畸变、部分参数需要先验值的缺陷。利用标定所得内、外参数进行了多位姿双目摄像机三维重构实验。实验结果表明,该标定方法重投影误差分布在[-0.3,0.3],动态识别结果与实际运行轨迹重合率为96%,对降低双目立体视觉三维测量误差率有积极性影响。     

双摄像机模组的组合式标定和校正方法

提出了双摄像机模组的组合式标定和校正方法,能够将传统的标定和校正2道工序合并为1道工序,不需要借助于外部测量设备,仅利用双摄像机同时对目标模板拍摄的1幅图像,即可实现双摄像机模组的标定和校正。先基于交比不变性计算摄像机的径向畸变系数,将摄像机畸变成像模型转换为线性模型,利用线性模型分别对2个摄像机进行标定;然后计算2个摄像机之间的位姿偏移参数,调节右摄像机位姿,进行双摄像机之间的位姿校正;最后标定2个摄像机之间的位姿参数。实际应用结果表明,所提出的双摄像机模组校正和标定方法,校正和标定精度高,缩短了工艺时间,提高了工艺效率,能够满足双摄像机模组封装生产工艺的要求。     

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。     

大视场双目立体视觉的摄像机标定

针对大视场视觉测量应用,在分析摄像机成像模型的基础上,设计制作了可自由转动的十字靶标,实现了大视场双目视觉摄像机的精确标定。将十字靶标在测量空间内多次均匀摆放,两摄像机同步拍摄多幅靶标图像。由本质矩阵得到摄像机参数的初始值,采用自检校光束法平差得到摄像机参数的最优解。该方法不要求特征点共面,仅需要知道特征点之间的物理距离,降低了靶标制作难度。采用TN3DOMS．S进行了实测,在1500mm×1500mm的测量范围内测试标准标杆,误差均方值为0．06mm。     

Self-calibration of wireless cameras with restricted degrees of freedom

This paper presents an approach for the automatic calibration of low-cost cameras which are assumed to be restricted in their freedom of movement to either pan or tilt movements. Camera parameters, including focal length, principal point, lens distortion parameter and the angle and axis of rotation, can be recovered from a minimum set of two images of the camera, provided that the axis of rotation between the two images goes through the camera’s optical center and is parallel to either the vertical (panning) or horizontal (tilting) axis of the image. Previous methods for auto-calibration of cameras based on pure rotations fail to work in these two degenerate cases. In addition, our approach includes a modified RANdom SAmple Consensus (RANSAC) algorithm, as well as improved integration of the radial distortion coefficient in the computation of inter-image homographies. We show that these modifications are able to increase the overall efficiency, reliability and accuracy of the homography computation and calibration procedure using both synthetic and real image sequences.