基于直线投影特征的镜头畸变校正方法

针对摄像机镜头畸变校正方法的简便和快速问题,设计了基于直线投影特征的校正方法。介绍了镜头主要畸变产生原因和畸变模型;给出直线三点在理想投影下的关系,确定了适应度函数,利用遗传算法得到了畸变参数组最优解。基于matlab软件编写校正程序,并进行了实验验证。实验表明,利用畸变参数组的最优解能够实现图像畸变校正,效果较好。该标定方法只需场景内有直线存在即可实现对摄像机镜头畸变参数校正,方法所需实验条件简单,程序简便,便于现场快速校正。     

一种基于非量测畸变校正的摄像机标定方法

设计一种基于非量测畸变校正的摄像机标定方法.该方法利用单参数除式模型校正镜头畸变,根据直线透视投影保留同素性,通过拉凡格氏法（LM）优化标定出畸变模型系数和摄像机主点坐标,然后校正成像点,使其满足针孔模型映射关系.根据内参数的两个基本方程,线性求解剩余参数.实验表明,该方法在非量测标定过程具有较好的鲁棒性,且对比张正友标定方法,可在单幅标靶图像下进行标定,避免了模型内外参数耦合在一起,提高了标定效率.     

基于直线射影特征的摄像机参数标定方法

对于精度要求高、成本低或使用广角镜头的系统,在标定摄像机参数时需要校正镜头畸变.通常在摄像机标定算法中,镜头畸变参数的校正和摄像机参数求解都结合在一起,增加了算法的复杂性,并且依赖标定模板.针对以上问题,提出了一种新的标定方法,即不需要标定模板,也不需要确定空间点的精确坐标.首先通过直线的射影不变性校正镜头畸变参数,再...     

图像几何畸变校正方法

在机器视觉检测中大视场短焦距摄像机镜头一般都存在一定程度的光学畸变,在高精度测量中必须对摄像机镜头畸变进行校正。提出利用光学成像规律和镜头畸变校正模型相结合的畸变校正方法求出初始畸变系数,然后通过优化目标函数求出最优畸变系数,最后采用三次B样条插值对畸变图像进行灰度重建。实验结果表明该方法在不依赖摄像机内部参数的前提下,校正后径向均方根误差为0.45个像素,灰度重建后径向均方根误差为0.36个像素。     

基于平面网格模型的摄像机镜头畸变校正技术

摄像机标定技术是计算机视觉研究中的关键技术之一。国内外学者开展了大量的研究并取得了大量的研究成果。目前,摄像机标定技术的主要研究任务在于根据实际应用的特点,寻找简便、快捷、准确的标定算法。该文针对精密视觉测量这一特殊应用领域,提出了基于平面网格模型的摄像机镜头畸变校正技术。除了考虑镜头的径向畸变之外,还包括离心畸变、薄凌镜畸变等非线性因素,在镜头中心附近小区域零畸变的假设条件下,推导出网格交点的理想坐标,并由图像处理技术获得网格交点的实际坐标,通过最小二乘法获取非线性畸变系数。由于考虑了引起镜头畸变的多种因素,可提高实际标定的精度。对于视觉测量系统,在具体标定前先求出畸变系数,再对实测的像素进行校正,这样既可以提高标定精度,又不影响视觉测量的速度。     

基于直线的几何不变性标定摄像机参数

计算机视觉通常采用针孔摄像机模型,但对于存在较大畸变的鱼眼镜头或广角镜头来说,会造成图像中同时存在透视变形和像差畸变。解决此问题的传统方法一般是采用标准网格板来标定摄像机参数,但需要较多的已知信息。为了进行精确的标定,提出了一种新的标定方法,该新方法不需要任何空间3维信息,即可用单幅普通图像来标定摄像机的像差系数及内参数,并可将畸变图像校正到相似变换。为了纠正像差畸变和计算消影点,该方法采用了直线的射影不变性,即共线点的投影仍然共线,平行直线束的投影相交于一点的性质;为了纠正透视变形,还采用了直线的相似不变性,即正交直线的夹角在相似变换中仍然保持正交的性质。用该方法标定的摄像机的参数包括像差系数、焦距、主点和纵横比,同时将图像纠正到了相似变换。用实验室图像和室外图像进行了仿真实验都得到了精确、可靠的结果。     

摄像机镜头畸变的研究

分析了摄像机成像模型和镜头非线性畸变模型,通过实验的方法求得了镜头的径向畸变系数,并首次根据图像复原原理将镜头的畸变系数引入边缘的亚像素定位算法中,最后通过对图像测量系统进行了标定,用实验的方法定量地比较了镜头径向畸变对测量精度的影响。同时,在标定的过程中通过“二次标定”的方法消除了“单次标定”所引入的系统误差,提高了测量精度。实验证明,通过对镜头的畸变进行校正来提高亚像素边缘定位精度的方法是有效的、显著的。     

由灭点进行径向畸变的自动校正

目的镜头畸变影响着3维重建、几何量测等工作的质量。根据图像中的灭点几何约束条件,提出一种根据灭点进行弱径向畸变自动校正方法。方法为避免包含畸变中心参数的非线性模型优化结果的不稳定性,在求解径向畸变系数之后进一步对畸变中心进行优化。首先根据灭点几何约束条件建立关于灭点与径向畸变系数的非线性模型,使用Levenberg-Marquardt(LM)算法估计灭点坐标与径向畸变参数,然后根据质量评价准则对畸变中心和径向畸变系数进一步迭代优化;最后,通过真实图像对该方法的可行性进行分析验证。结果采用不同的数据对径向畸变进行了有效地校正,并采用校正后的数据进行了相机标定,标定结果相对于传统基于非量测校正方法有明显的提高。结论充分利用图像中的灭点属性,提出一种新的镜头径向畸变校正方法。实验结果表明,该方法能够有效地对径向畸变进行校正,并克服了传统基于非量测畸变校正方法的不稳定性。     

航空大视场角镜头畸变校正技术

为校正航空相机大视场角镜头的畸变,基于Matlab的calib_toolbox工具箱,对拍摄的多幅不同角度和距离的模板进行摄像机标定,得出摄像机的内部参数和畸变系数,建立正确的畸变校正数学模型,通过后续编程处理,改进了Bouguet方法,可实现航空相机彩色图像的畸变校正,并提出一种新的有效的逆推重建图形比对法对图像的畸变率进行分析,量化畸变程度。仿真结果显示,该方法得到的彩色图像的畸变率校正后平均降低了大约10%。实验结果表明,该方法简单高效,且便于后续硬件移植,可实现实时畸变校正处理。     

增强现实中的摄像机径向畸变校正

增强现实系统中,有效地进行摄像机镜头畸变校正对提高虚拟环境的精确性具有重要意义.首先提出一种基于成像几何的畸变校正方法,采用带有一阶径向畸变的摄像机模型,对镜头径向畸变进行校正,再根据校正后的图像计算摄像机投影矩阵.实验表明,基于成像几何的畸变校正算法具有较高的畸变校正精度,640×480的图像中,最大畸变量达90多个像素.与利用理想针孔摄像机模型得到的增强现实环境相比,畸变校正后得到的叠加结果更为精确.     

基于图像平面的畸变校正方法

针对图像液位检测系统中摄像头引入的图像畸变,提出一种基于图像平面的校正方法。使用虚拟的标准校正图代替实际图,通过二阶径向模型的反复迭代求取畸变系数,利用双线性插值对输出像素点灰度进行插补。实验结果表明,该方法的校正误差小于0.35个像素点,能有效提高视频检测精度。     

一种通用的视频传输端到端失真度估算方法

在综合考虑差错扩散、差错掩盖策略及信道误码率的基础上,从像素级对端到端的视频传输差错扩散失真情况进行了分析,根据帧间相关系数和掩盖比率,提出了一种适用于各种时域差错掩盖方法的通用传输失真度估算模型.基于包丢失的仿真实验表明,该模型能够较好地近似估计出差错扩散失真情况,可以适应于各种不同的时域掩盖方法.实验还显示,基于该模型的宏块编码模式的帧内更新选择,与传统的R-D模式帧内更新算法相比,达到了较好地抑制差错扩散的效果,可适用于多种时域掩盖方法.     

圆形标志投影偏心差补偿算法

目的 圆形标志目前正广泛地应用于各类视觉测量系统,其圆心定位精度决定了测量系统的测量精度。当相机主光轴与标志表面不平行时,圆被映射为椭圆,圆心位置计算产生偏差。光轴与标志表面夹角较大或标志较大等情况下会产生较大的偏心差进而严重影响系统测量精度。为此,提出一种基于三同心圆圆形标志的投影偏心差补偿算法。方法 算法基于三同心圆的圆形标志设计,根据3组椭圆拟合中心坐标解算偏心差模型进行计算补偿。结果 针对圆形标志偏心差问题,同心圆补偿算法取得良好效果,有效提升了圆形标志定位精度。仿真结果表明,在拍摄角度、拍摄距离、圆形标志大小不同的情况下,偏心差在像素量级,补偿后偏心差在10^-11像素量级。实物实验结果表明,若设计有直径分别为6 cm,12 cm,18 cm的三同心圆标志,经解算补偿结果较以往两同心圆算法精度提高一倍,偏心差值减小80%,测量误差在0.1 mm左右。结论 本文提出了一种新的偏心差补偿算法,利用三同心圆标志增加约束解算偏心差。与以往偏心差补偿算法相比,此方法精度更高,且无需预先平差解算相机与目标的距离、拍摄角等参数,仅需要知道标志圆形半径比例及椭圆中心坐标即可计算补偿,具有很高的实用性,可用于改善基于非编码标志点的深度像匹配、基于圆形标志点的全自动相机标定方法、视觉导航定位等应用中。     

高阶径向畸变对张正友平面标定算法精度的影响

机标定是视觉测量工作中非常重要的一步。张正友教授提出的基于平面标定物的相机标定方法,是目前使用最广泛的方法之一。但张氏方法只考虑前两阶的径向畸变,因此,本文研究高阶径向畸变对张氏标定方法精度的影响。以棋盘格作为仿真模板,对其进行基于Matlab的仿真标定实验,求得不同径向畸变条件下标定结果的误差,并分析其关系。通过仿真实验结果分别绘制三阶径向畸变与标定误差的关系曲线及四阶径向畸变与标定误差的关系曲线。三阶径向畸变和四阶径向畸变对标定误差的影响十分相似,高阶径向畸变与标定误差关系曲线基本符合抛物线。同时,高阶径向畸变对二阶径向系数标定精度的影响远大于对一阶径向系数标定精度的影响。     

Image-based lens geometric distortion correction using minimization of average bicoherence index

In this paper, a lens geometric distortion correction method for low-cost digital cameras is described. The lens distortion coefficient is estimated by the value minimizing average bicoherence index which denotes image-dependent higher-order correlations in the frequency domain. In order to formulate the minimization of the average bicoherence index in terms of the lens distortion coefficient alone, the feasibility of a square-pixel assumption and the effect of the image center bias on the image quality are shown experimentally. At the same time, a computationally efficient method for calculating the bicoherence index is proposed, which comprises an approximation of coordinate resampling and development of a relationship between the lens distortion coefficients of the original and its reduced image. Depending on the spatial distribution of image features, the performance of the proposed method can be made comparable to that of precision camera calibration.     

一种简单而精确的径向畸变标定方法

为了用普通低成本的广角镜头摄像机实现较大视场的精确定量的图像测量，必须对畸变图像进行校正。提出了一种简单而精确的径向畸变标定方法，该方法使用栅格阵列标定模板。首先根据畸变图像中特征点之间的相互位置关系构造出理想图像中的特征点位置；然后以不同的畸变中心假设，计算畸变和理想特征点的矢径坐标，并通过解线性方程组或多项式拟合求出它们之间的函数关系；最后取矢径均方误差最小的参数组作为标定结果。该法可同时获得畸变变换和矫正变换的参数。文中还推导了畸变变换多项式系数与校正图像分辨率之间的反幂比例关系，讨论了畸变函数的阶对校正结果的影响，实验结果表明，取4阶或5阶多项式拟合的结果较好。     

新的桶形畸变的点阵样板校正方法

为了校正广角镜头的桶形畸变,提出一种新的桶形畸变数字校正方法。它使用点阵样板校正的方法,根据畸变图和理想图中圆点的位置关系,得出畸变图像素在X轴和Y轴方向上的偏移量曲面,采用三次B插值函数对曲面插值;由曲面插值获取像素点的偏移量,对各像素进行坐标转换得到校正图像;然后对图像进行了双线性插值的灰度重建。仿真结果表明,该方法使图像的坐标位置和灰度都得到很好的校正。     

Division model‐based distortion correction method for head‐mounted displays

In this paper, we present a simple and efficient method for correcting the asymmetric and nonlinear geometrical distortion of a head‐mounted display (HMD). The method divides the object space into a number of quadratic triangular elements and applies a quadratic predistortion for each image section so that it can handle the distortion with any complex shapes caused by the decentering and tilted optics and improve the calibration accuracy. The errors introduced in the process of fabricating and assembling can also be eliminated. We investigated the use of a quadratic division model and two types of linear division models on an off‐axis HMD to correct the optical distortion. Experimental results demonstrated that the quadratic division model converged at a faster rate and produced higher accuracy over the typical linear model. The average root of mean square error (RMSE) after distortion correction was one pixel, and the maximum standard deviations in all rows and columns were 0.67 pixel and 0.57 pixel. In addition, the deformation continuity is maintained by using the quadratic element with connected midside nodes.     

一种计算机视频监控系统的精确标定算法*

通过对整个计算机监控系统的误差源进行详细分析,将这些误差划分为制造误差、测量误差、计算误差三大类.在此基础上,提出了一种高精度的标定方法.此方法将标定过程明确划分为标定数据的提取、标定模型的建立、摄像机内外参数的计算和优化、畸变校正四个阶段.随着标定过程的推进,先后对图像像素量化噪声误差、图像坐标轴正交误差、不对心误差、镜头的径向畸变误差和切向畸变误差进行了修正.实验结果表明,标定方法非常精确,最后的标定总误差被控制在0.06个像素单位以内.