基于非量测畸变校正的摄像机标定方法

为了保证镜头畸变系数标定的一致性和简化视觉测量中摄像机的在线标定过程,建立畸变分离的摄像机模型,提出基于非量测畸变校正的摄像机线性标定方法。基于共线点的透视投影不变性,采用大量共线特征点对定焦镜头的畸变参数进行一次标定,摄像机内部参数可以由校正畸变后的特征点进行线性标定。该方法将畸变参数从摄像机模型中分离出来,不需要将畸变参数纳入到摄像机模型中进行多次重复标定。试验结果表明,畸变分离摄像机模型很好地符合了定焦摄像机的成像规律,基于非量测畸变的摄像机参数线性标定方法与传统的非线性优化标定方法的标定精度相当,标定速度提高近3倍,对于简化摄像机标定过程,提高视觉测量的便捷性,拓宽机器视觉的工程应用具有重要意义。     

共面点的摄像机非线性畸变校正

采用传统的Tsai两步法进行摄像机标定时,标定精度会受一阶径向畸变模型的限制。本文提出了一种同时考虑摄像机镜头径向畸变和切向畸变的摄像机模型并研究了模型求解方法来提高畸变校正精度。考虑图像中心区域畸变较小,故用中心附近点列出线性方程组计算了摄像机的部分参数;建立了综合畸变模型,将摄像机参数代入模型计算畸变参数的初始值。由于焦距和平移分量在标定板与相机平面的距离深度变化不够时难以一次性准确标定,故将其代入综合畸变模型重新计算,并运用两步迭代法逐步逼近精确解。最后,对世界坐标系进行空间几何变换、透视变换和成像变换得到的重投影图像的像素坐标并与实际测得的像素坐标值进行比较,得到校正误差。结果表明,本文的畸变校正方法平均像素误差可以达到0.114 9pixel,优于Tsai校正方法的0.367 0pixel,且重复性较好。     

任意方向下的摄像机镜头畸变标定

在深入研究摄像机透视投影几何与摄像机径向畸变模型后,分析了平面上一条二次曲线与两条直线的关系,利用液晶显示器的动态刷新功能,在提出用于在任意方向下标定摄像机镜头畸变的标定板的基础上,提出了一种独立于摄像机内外参数标定的在任意方向下标定摄像机镜头畸变的方法。仿真实验中,按照径向畸变模型设计的畸变椭圆实验反求得到的理想椭圆与按照透视投影规律得到的理想椭圆具有很高的重合度。实物实验也表明本文的方法能够在任意方向下较为准确的求解摄像机镜头畸变参数。该方法可以应用于摄像机参数标定之前,消除标定过程当中镜头畸变对摄像机内外参数的耦合影响。     

摄像机标定中的直接线性变换法

介绍了直接线性变换法，该方法通过求解线性方程组求出摄像机模型的参数，并方便地引入非线性畸变因素，快速、简便地完成摄像机标定任务。实验分析证明了该理论的正确性和可行性。     

可变精度的神经网络摄像机标定法

提出了一种提高摄像机标定精度的方法.通过摄像机径向畸变模型,建立根据畸变严重程度自动改变区域划分数目的方法,对远离图像中心畸变程度严重的区域,划分细密;而靠近图像中心畸变轻微的区域,划分粗疏.通过对摄像机径向畸变区域进行划分,并且对每个畸变区域的像素进行单独的处理,构造相应的神经网络,得到整个畸变区域的处理结果,并对于不同的划分结果进行比较分析.分析比较得出:采用可变精度的神经网络摄像机标定法,可以大幅度提高标定的精度,划分数目越多,标定的精度越高,实验中识别率最高可达到99.45%.     

简便的高精度摄像机标定技术

本文利用投影和透视变换理论以及矩阵转换知识建立了摄像机数学模型,模型中全面考虑了镜头的径向畸变和切向畸变。提出仅用中心附近点求取像面中心的简单方法。在标定模型中考虑到二维孔靶与一维工作台运动方向不垂直因素的影响,从而简化摄像机标定的操作过程,提高了标定精度。     

高性能CMOS摄像机标定方法研究

针对最新的CMOS摄像机提出了一种新的标定方法,考虑了在摄像机模型中镜头通常会产生的径向畸变和切向畸变,并对现有教材中的坐标变换算法进行了修正,同时提出基于Matlab优化工具箱的简化算法.实验表明,该方法达到很好的标定效果.     

面向贴片机视觉系统的摄像机标定方法

针对贴片机视觉系统摄像机标定便捷性和高精度的要求,分析摄像机模型及其局限性,提出采用一阶单系数除式径向畸变模型代替传统的多项式畸变模型,并设计出带矩形边框和三角标志的圆形标定点平面标定板进行摄像机标定。通过可递归执行的修正的Deriche滤波快速获得像素级边缘,再进行亚像素边缘提取、线性方法拟合椭圆,对标定点进行精确定位,通过空间点及其图像投影的对应关系,获得较理想的摄像机参数初始值。最后,利用最优化算法进一步求解,获得更高精度的摄像机参数。实验结果表明,该标定方法简单、快速,并且精确,能满足贴片机视觉系统的要求。     

基于机器视觉检测的摄像机快速标定与误差分析

为了提高引线键合机中机器视觉检测子系统中的测量精度和效率,必须对摄像机镜头进行畸变矫正,提出一种基于畸变矫正的摄像机快速标定算法并对该算法的误差进行分析。该算法采用一阶径向畸变模型进行摄像机标定,算法中将复杂的非线性问题转化为线性问题进行参数求解,并且逆向求解了标定块上的空间特征点坐标,进而计算误差。试验验证,标定误差精度为4.26‰,减少了算法的时间复杂度,并且更准确的计算误差,同时本套算法还可用于其它有图像畸变的场合进行误差评定,因此具有较高的实用价值。     

基于OpenCV的双目摄像机标定

在计算机视觉应用中,为了利用摄像机所拍到的二维图像来恢复空间中物体的三维坐标,需要对摄像机进行标定.本文以针孔成像为摄像机成像模型,并考虑了镜头带来的径向与切向畸变,并采用非线性摄像机标定法,结合开源计算机视觉库OpenCV,开发了一套双目摄像机标定程序.实验分析表明,该方法可以精确、快速实现双目摄像机标定.     

红外观察仪图像畸变的校正

通过对红外观察仪成像失真原因的分析,建立了一个非线性畸变校正的数学模型,该模型适用存在径向非线性失真的成像系统,并基于该模型对红外观察仪输出的图像进行了畸变校正,给出了实验结果,经过校正后的图像检测点的最大定位误差在1个像素以内。方案还具有可扩充性和可移植性。     

压印对正系统中标记图像几何畸变的校正

在综合分析了多种线性及非线性畸变后,建立了三次多项式图像系统畸变模型。采用基于控制点偏差目标函数最小优化法进行畸变模型的求解,并通过计算自标定偏差均方差与互标定偏差均方差对标定结果进行了评定。结果表明,模型求解误差为0.22 μm,通过校正标记图像几何畸变引入的定位误差由2.5 μm降低到0.25 μm,可实现压印对正系统中标记图像几何畸变的校正,实现精确定位。     

残余应力引起的铣削变形有限元分析

应用弹性力学理论推导出了二维连续铣削过程中工件内应力再分布及其引起变形的计算递推公式.解决了有限元建模、初始应力加载、变形评估等仿真关键技术,建立了残余应力引起铣削变形的二维有限元仿真模型.最后对实例进行了仿真计算,分析了残余应力引起的加工变形规律,并用解析法对仿真结果的进行了验证.     

虚拟NC车削加工过程中刀具变形研究

对刀具变形影响的相关因素作了深入的研究,建立了相应的数学模型,首次提出了利用悬臂梁的理论来计算刀具的受力变形,并且进行了一系列的公式推导,合理地对刀具的受热变形和受力变形进行了矢量叠加。利用VC++编程,实现了NC加工过程中刀具变形的预测与显示。     

基于正交切削模拟的零件铣削加工变形预测研究

提出了基于正交切削模拟的零件铣削加工变形的预测方法,建立了三维铣削加工的有限元模型。基于正交切削加工模拟结果,利用铣削温度、铣削力的分析模型求解了三维铣削加工的瞬态温度和瞬态切削力,并将其作为动态载荷应用于三维切削加工的有限元模型,模拟了零件的三维铣削加工过程,预测了零件的变形。通过模拟结果与现场加工情况对比,证明该预测方法是行之有效的。     

Relations between the stress components and cross-sectional distortion of thin-walled rectangular waveguide tube in rotary draw bending process

The significant cross-sectional distortion is one of the major problems in the bending of thin-walled rectangular waveguide tube. The cross-sectional distortion, which contains the flange distortion and the web distortion, depends on the stress components distribution. In this paper, the cross-sectional distortion characteristics are investigated using a three-dimensional finite element (FE) model. Results show that: the maximum flange distortion locates at the symmetric line; meanwhile, the maximum web distortion locates at the extrados ridge of the tube. The deformation zone of the tube can be divided into three sub-zones considering the loads and deformation, viz., the clamp die affect zone, the middle zone, and the mandrel/cores affect zone. Then the underlying relations between the cross-sectional distortion and the stress components are obtained. It is found that the flange distortion has a close relation with the circumferential stress. At the same time, the web distortion is relevant to both the tangential and the circumferential stress. The above relations are verified by FE models with different cores number. Moreover, some guidelines are introduced to help reduce the cross-sectional distortion.     

进气畸变对发动机压缩系统稳定性影响的数值模拟

介绍了一种在发动机环境下评定航空燃气涡轮发动机压缩系统稳定工作边界的数学物理模型。研究了进气畸变对航空燃气涡轮发动机压缩系统稳定工作边界的影响。对总压畸变进气条件下压气机稳定工作边界的变化进行了计算分析,结果表明进气总压畸变对发动机稳定性有很大的影响,使得压气机稳定工作边界在压气机的特性图中向右下方移动,降低了发动机的喘振裕度。主要数学物理模型可以正确地反映发动机压缩系统的工作状况,用它判断发动机不稳定工作点的重复性和灵敏度都比较好。     

离轴三反光学镜头像面畸变的标定方法

介绍了一种离轴三反光学镜头像面畸变的标定方法和步骤,以及建立标定系统的原理和组成。对三反系统镜头像面畸变进行了分析,建立了畸变的数学模型,应用最小二乘多元回归的方法,求得镜头的成像像面方向的畸变。实际标定结果表明:该方法对像面绝对畸变的标定精度可以优于2μm（1σ）,相对测量精度优于1×10-4（1σ）。该方法可以满足离轴三反镜头高精度畸变标定要求,具有实际应用价值。