平面单应矩阵对摄像机内参数约束的一些性质

空间x-y坐标平面与图像平面之间的单应矩阵可以提供关于摄像机内参数的2个线性约束.文中研究表明:给定一个一般空间平面与图像平面之间的单应矩阵,如果空间平面在世界坐标系的坐标已知,则该单应矩阵同样可以提供关于摄像机内参数的2个线性约束;如果空间平面在世界坐标系的坐标未知,则该单应矩阵不能构成对摄像机内参数的任何约束.另外,仅仅知道某一个场景中的2幅图像间的单应矩阵不能对摄像机内参数构成任何约束.该结果对从事摄像机标定和三维重建的研究人员有一定的参考作用.     

基于单幅图像的摄像机畸变参数估计方法

摄像机畸变参数估计是摄像机标定的重要步骤.针对已有的摄像机畸变估计方法大多数为首先对无畸变下的摄像机参数进行标定,再进一步估计畸变参数,导致畸变参数估计过程复杂的问题.采用单应矩阵直接估计畸变参数,提出一种基于单幅图像的摄像机畸变参数估计算法.首先利用图像主点附近的图像特征点估计空间平面到图像平面的单应矩阵,然后利用该单应矩阵估计图像畸变误差和畸变参数,最后采用非线性优化算法对单应矩阵与畸变参数进行整体优化.模拟数据与实际图像的实验结果验证了本文算法的有效性;由于该算法仅需要1幅图像即可估计畸变参数,因此有效地提高了摄像机标定方法的灵活性.     

一种利用平行结构光的3D重构算法

论文提出了一种简便的采用等间距平行结构光的3D重构算法。算法不需要对摄像机进行标定,只需求解参考平面的像到参考平面的单应矩阵和光平面的像到光平面的单应矩阵,利用所求得的单应矩阵便可以从空间物体在结构光照射下的图像求出物体的3D坐标。实验表明算法计算简单、行之有效。     

矩形模板下摄像机标定和目标定位方法研究

提出一种利用矩形进行摄像机标定和目标定位的新方法.该方法根据透视投影几何关系中旋转矩阵的单位正交性,由矩形的四个顶点的像构造无穷远平面上绝对二次曲线的像ω的约束方程标定摄像机内参数;目标定位转化为求解摄像机外参数,无需计算图像和空间平面间的单应矩阵,直接由矩形顶点确定.本文方法完全摆脱了复杂的图像匹配问题,所有计算方法完全线性化,标定过程简便.模拟和真实图像实验结果证明了方法的可行性,表明该方法求解精度高、鲁棒性强.     

基于单应矩阵的摄像机标定方法及应用

提出了一种基于单应矩阵的摄像机标定方法,并应用标定结果成功完成了移动机器人的视觉伺服任务。该方法首先根据图像平面和标定板平面之间特征点的对应关系,对单应矩阵进行了估计,进而利用旋转矩阵的单位正交性得到了其对摄像机内参数的约束条件。然后把摄像机内参数矩阵分解为有效焦距与主点位置两部分,并利用最小二乘法分别对其进行求解。针对镜头的径向畸变,恰当地选取了一种畸变模型,并由此得到了一种新的目标函数来对摄像机的所有参数进行非线性优化,从而使获得的畸变系数更适合于从二维图像信号中提取三维位姿信息。最后将标定结果成功应用于移动机器人视觉伺服系统之中,实验结果验证了该标定算法具有简单易用、精度较高等优良性能。     

基于一组对应消失线的度量重建

提出了一种由3幅图像间一组对应消失线进行度量重建的方法.首先利用对应的消失线和模值约束计算出无穷远平面的单应矩阵,然后根据无穷远平面的单应矩阵保持绝对二次曲线的像不动的性质,线性求解摄像机内参数,最后得到度量重建.模拟实验和真实图像实验均验证了这种度量重建方法的可行性和正确性.     

一种基于平面模板的单应矩阵求解方法

在视觉测量、摄像机标定和三维重建等领域中,单应矩阵的估计都起着至关重要的作用。用平面模板代替传统的传感器进行视觉测量和摄像机标定,由于其成本低,操作快速简单等优点,已经得到了越来越广泛的应用。文中主要讨论了二维成像平面的透视投影模型,给出了一种最大似然估计法获取平面模板与成像平面的单应矩阵的求解过程,并用Levenberg-Marqurdt算法对结果进行非线性优化。该方法简单、快速、易实现,在计算机视觉应用中具有一定的理论意义和应用价值。     

一种基于平面模板的单应矩阵求解方法

在视觉测量、摄像机标定和三维重建等领域中,单应矩阵的估计都起着至关重要的作用.用平面模板代替传统的传感器进行视觉测量和摄像机标定,由于其成本低,操作快速简单等优点,已经得到了越来越广泛的应用.文中主要讨论了二维成像平面的透视投影模型,给出了一种最大似然估计法获取平面模板与成像平面的单应矩阵的求解过程,并用Levenberg-Marquardt算法对结果进行非线性优化.该方法简单、快速、易实现,在计算机视觉应用中具有一定的理论意义和应用价值.     

由平行平面的投影确定无穷远平面的单应矩阵

在三维计算机视觉中,无穷远平面的单应矩阵扮演了极其重要的角色,可使众多视觉问题的求解得到简化.主要讨论如何利用平行平面的投影来求解两个视点间的无穷远平面的单应矩阵,用代数方法构造性地证明了下述结论:(1) 如果场景中含有一组平行平面,则可以通过求解一个一元4次方程来确定两个视点间的无穷远平面对应的单应矩阵;(2) 如果场景中含有两组平行平面,则可以线性地确定两个视点间的无穷远平面对应的单应矩阵.并对上述结果给出了相应的几何解释和具体算法.所给出的结果在三维计算机视觉,特别是摄像机自标定中具有一定的理论意义和应用价值.     

由矩形确定摄像机内参数与位置的线性方法

提出了一种求解摄像机内参数及确定摄像机位置的线性方法.首先通过空间平面上两个非平行矩形的图像来计算圆环点的图像,进而由圆环点对摄像机内参数的约束方程标定摄像机内参数,并给出了此约束方程具有惟一解的充要条件.摄像机方位是通过计算图像与空间平面间的单应矩阵来确定的.另外,还给出了在相差一个比例因子的情况下,由拉盖尔定理恢复矩形欧氏度量信息的线性方法.该方法的特点在于,无须知道矩形的任何几何信息,也不涉及图像匹配问题,而且所有计算方法均是线性的.大量的模拟和真实图像实验结果表明,所给出的方法具有求解精度高、鲁棒性强的优点.     

海面图像单应的估算及数据归一化方法

根据海面图像的单应进行距离估算对于海洋工程具有重要意义。结合导管架入水参数观测问题,提出一种海面图像单应的估算方法。该方法以导管架上表面为参考平面,依据其单应矩阵及它与海平面之间的夹角计算出海面图像的单应。重点介绍了根据特征直线计算平面单应矩阵时的数据归一化方法。通过实验分析了这种归一化方法对平面远处距离估算的影响,并根据现场图片中的距离估算误差说明了在实际应用中的效果。该方法可以应用到多种海洋观测当中。     

基于仿真的无人机遥感图像拼接误差分析

针对多幅无人机遥感图像连续拼接时,累积误差逐渐增大导致拼接的图像严重扭曲变形的问题,提出了一种基于前方交会的投影误差修正算法。该算法根据前方交会原理,解算出同名点对所对应3D点的空间坐标;然后,将所有3D点正射投影到同一物平面上,并将正射点重投影到像平面上,获取校正后的同名点对;最后,利用M估计抽样一致性(MSAC)算法估计单应性矩阵,并进行图像拼接演示。仿真实验结果表明,所提算法能有效地消除投影误差,进而达到抑制无人机遥感图像拼接误差的目的。     

Study on Visual Positioning Based on Homography for Indoor Mobile Robot

Monocular visual positioning for indoor mobile robot is concerned in this paper.A new visual positioning method based on homography matrix in Euclidean space is proposed.It can calculate the position and pose of the mobile robot according to the intrinsic parameters of camera and two position-known points in a plane.It is very simple and low cost in computation.The experimental results show its effectiveness.     

基于单应性矩阵的室内移动机器人视觉定位研究

Monocular visual positioning for indoor mobile robot is concerned in this paper. A new visual positioning method based on homography matrix in Euclidean space is proposed. It can calculate the position and pose of the mobile robot according to the intrinsic parameters of camera and two position-known points in a plane. It is very simple and low cost in computation. The experimental results show its effectiveness.     

场景无关约束下的特征匹配算法

鉴于对极约束是立体图像中完全不依赖于场景的重要几何约束，因此在特征匹配中起着很重要的作用，而且由于同形映射描述了平面场景的立体图像之间的对应关系，故大量文献中利用它对平面场景的立体图像对进行特征匹配。为了提高立体图像匹配精度和速度，提出了一种改进的场景无关约束下的特征匹配算法，该算法针对用对极约束和同形映射来进行曲面场景匹配的过程中同形估计容易出现降阶的情况，通过引入区域面积检测法来避免降阶情况的发生，以改善匹配结果；同时，由于在同形矩阵估计中，通过加入基础矩阵和同形矩阵本质上的约束关系，可使得原本独立的同形约束和对极约柬关系很好地融入到匹配的整个过程中，从而快速有效地抑制了错误匹配的发生。对真实图像的实验分析证明，该改进算法具有迭代次数少、速度更快和匹配精度高的良好性能。     

交互式电子白板的坐标转换算法

针对常用坐标转换定位算法精确度和效率较低的问题,提出一种基于透视变换原理的定位算法。根据4个初始定位点的坐标信息,确定反映点与点之间空间映射关系的单应性矩阵。定位完成后,利用该矩阵进行简单运算即可完成坐标转换。实验结果证明该方法稳定性较高。     

单幅图像测量的一种新方法

本文方法表明,由一空间平面(参考平面)与其图像间的单应性矩阵(Homography)不仅 此参考平面上的距离可以测量,而且可以测量与此参考平面垂直的平面上的距离.同时,分别位 于两平面上的点间的距离也可以测量.这样就可以得到关于场景的更多的几何信息,此结果是在 前人的基础上又向前跨了一步.另外,本文提出一种新的基于平面单应性矩阵的摄像机标定方 法.模拟和真实图像试验均表明本文方法是可行的,并得到了令人满意的结果.     

线性确定无穷远平面的单应矩阵和摄象机自标定

引入了一种新的对无穷远平面的单应性矩阵(The infinite homography)的约束方程并 据此提出了一种新的摄象机线性自标定算法.与文献中已有的方法相比,该方法对摄象机的运 动要求不苛刻(如不要求摄象机的运动为正交运动),只须摄象机作一次平移运动和两次任意刚 体运动,就可线性唯一确定内参数.该方法主要优点在于:在确定无穷远平面的单应性矩阵的过 程中,不需要射影重构,也不需要有限远平面信息,唯一所需要的信息是图象极点,从而简化了 文献中现有的算法.另外同时给出了由极点确定(运动组)关于无穷远平面单应性矩阵的充分必 要条件.模拟实验和实际图象实验验证了该方法的正确性和可行性.     

一种基于平面模板的摄像机自定标方法

给出仿射坐标系下场景中平面与像平面的单应关系、绝对二次曲线及其图像的表示．通过对场景中一个平面模板获取3幅图像(该模板是由含内切圆的等边三角形构成)，利用上述单应关系并结合圆环点对摄像机内参数的约束，获得一组线性方程，进而确定摄像机的内参数．实验结果表明，所给出的方法切实可行，且具有较高的求解精度．