基于同心圆阵列的结构光主动视觉系统标定算法

投影仪向绘制有同心圆阵列的标定板投射彩色同心圆,利用同心圆投影满足的几何约束确定圆心图像坐标,计算标定平面、投影平面和相机成像平面之间的单应,实现系统标定.利用颜色信息分离投影同心圆和标定板标记图像,简化标定步骤减少图像采集数量;同时通过交比不变性实现同心圆自动匹配,避免人工干预.实验结果证明算法简单高效.     

一种基于十字同心圆的摄像机标定新方法

在研究传统的摄像机标定方法的基础上,提出了一种基于十字同心圆标定模板的摄像机标定新方法。该方法通过从2个或2个以上不同的方位上拍摄带有十字同心圆模板,采集具有标定特征的图像,从而完成摄像机的标定。这种基于曲线拟合的标定方法,与传统的提取参考点的标定方法不同,采集的参考点坐标相对准确,计算的摄像机标定结果具有很高的准确性;同时该方法原理简单,实现方便,具有很好的可操作性。通过实验验证表明,该摄像机标定方法具有较高的准确度、较小的误差率,可以获得较为满意的标定参数。     

一种用于结构光测量系统的投影仪标定技术

投影仪是光学三维测量系统中重要的设备,对投影仪进行标定是光学三维测量算法中的关键步骤。介绍了一种投影仪的标定方法,该方法基于传统的摄像机标定模型,借助摄像机及二维棋盘格标定板,并结合透视投影矫正方法获取投影仪标定特征点坐标,实现对投影仪的标定。该方法相对于现有的标定方法操作简便,标定成本低,有效降低了投影仪标定的复杂度。实验表明,标定精度能满足测量的要求。     

基于格雷码和线移编码的结构光系统标定

结构光系统标定是影响三维物体表面形状测量的关键因素,其中投影仪标定是难点问题。把投影仪当做逆向光路摄像机,采用格雷码和线移的编码方法捕获黑白棋盘标定板,得到其在"投影仪成像平面"上的像素坐标,继而采用传统的摄像机标定方法对投影仪进行标定。采用常规的双目视觉标定技术,最终完成结构光系统的标定。实验结果表明,本文方法实现简单易行,有较高的鲁棒性和标定精度。     

线结构光三维测量系统扫描方向的标定

提出一种基于平面标靶的线结构光三维传感器扫描方向的标定方法。利用平面标靶对摄像头进行标定,得到摄像头的内部参数,将棋盘格平面标靶固定在空间某一位置,测量系统沿着扫描方向移动并采集一系列图像。根据这一系列图像求出摄像机的外部参数,并结合已经求出的摄像机内部参数计算出标靶上同一特征点在摄像机坐标系下的坐标值,对这些点进行直线拟合得到一直线方程,直线的方向就是测量系统的扫描方向。实验表明,该方法测量精度高,操作简单,无需辅助的调整设备,降低了标定设备的成本和系统校准的难度,适合现场标定。     

一种投影仪-摄像机系统的简易高精度标定方法

提出了一种投影仪-摄像机系统的简易高精度标定方法.系统标定的难点在于如何精确地建立投影仪和标定板平面之间的坐标对应关系.为了消除标定板图案对投影图案的干扰,提出了一种自适应的两步图案生成以及投影方法来建立坐标对应关系,提高了坐标对应关系的精度.该方法操作方便、简单,仅仅需要一个摄像机标定中常用的棋盘格标定板即可实现高精度标定,并不需要任何其他高精度设备.实验结果显示标定的最大重投影误差为0.554 2像素,均方根重投影误差为0.181 0像素.     

基于局部单应性的投影仪标定精度研究

结构光三维测量中,系统标定参数不仅是三维重建的基础,其精度对测量结果也有直接的影响,但目前投影仪标定大多存在精度不高、过程复杂等问题。为此,论文利用棋盘格标定板,采用一种基于局部单应性矩阵的投影仪标定方法,通过局部单应性矩阵将相机和投影仪图像角点坐标对应关系建立起来,把角点邻域大小转化为投射角度,对每个投射角度分别进行投影仪标定,根据实验结果综合分析选出系统最佳投射角度。介绍了系统模型及工作原理,并搭建实验系统研究了标定精度和投射角的关系,获得了最佳投射角度,并在此基础上对已知平面和复杂人脸进行三维重建,重投影误差可达0.284 356像素,证明了选取最佳投射角度可获得更高的重建精度。此分析方法不依赖相机标定实现,摆脱了具体结构尺寸的约束,具有更普遍的应用价值。     

一种3D激光雷达和摄像机的联合标定方法

针对由摄像机和3D激光雷达组成的无人车平台的外部标定问题,提出一种3D激光雷达和摄像机的联合标定方法。通过激光雷达在地面上的扫描信息,获取激光雷达安装的俯仰角和安装高度;利用黑白棋盘格标定板获取摄像机相对车体的姿态外参数;最后综合激光雷达和摄像机的标定结果,对激光雷达、摄像头、车体进行联合标定。该方法只要让标定板放置于车体正前方,采集一次数据就能满足整个标定过程,实现两种类型传感器的联合标定。实验结果表明该方法有较好的标定效果。     

投影仪标定中的相位误差补偿

为了减小由投影仪-摄像机γ非线性引起的红蓝棋盘格标定板相位误差,分析了非线性相位误差的产生原因和表现特征,建立了非线性相位误差和相位主值之间的数学模型,由该模型得到相位误差补偿矩阵并修正展开相位;同时采用MATLAB仿真并结合相关试验对该算法进行了验证。结果表明,误差补偿后棋盘格平面展开相位的均方根误差从0.0836rad下降到0.0218rad;由γ非线性引起的棋盘格角点在标靶图像中像素坐标的最大误差值约从补偿前的0.3pixel降低到0.1pixel。该方法有效减小了由投影仪-摄像机γ非线性引起相位误差,提高了标靶图像的角点坐标精度。     

新型正交消隐点的摄像机标定方法

在分析了摄像机模型,单双目视觉系统标定以及消隐点几何特性的基础上,提出了一种新型正交消隐点的摄像机标定方法。该方法仅使用摄像机在不同视角拍摄多幅(至少3幅)棋盘格模板的图像。引入一二阶径向畸变的摄像机针孔模型,主要由消隐点的计算与优化,消隐点法线性标定内部参数,新型改进的Tsai两步法线性求解外部参数和非线性全局优化等组成。实验结果表明,所给出的方法在全局优化之后,7幅图像的重投影平均像素误差为0.0043pixel,耗时为1.7911260s,可见速度快且精度高,可广泛应用于计算机视觉研究、工业三维测量与重构、道路测绘等多个领域的摄像机标定。     

基于同心圆光栅和契形光栅的摄像机自标定方法

提出一种利用同心圆光栅和契形光栅作为标定模板,基于正交方向消失点摄像机自标定的新方法。新方法利用相移条纹相位提取精度高的特性来求零相位特征点,避免了传统标记点提取误差给标定结果带来的影响。要求摄像机至少从6个方位拍摄标靶,采用四步相移得到光栅的截断相位并求解零相位交点,计算消失点从而解算出摄像机的内参数。根据模拟实验得到影响消失点标定精度因素的分析结果,制作了含有7个周期的同心圆光栅和4个周期的契形光栅。实际测量实验中分别用光栅靶标和灰度同心圆靶标进行相机标定,对比重投影误差,结果证明新方法提高了基于消失点标定算法的精度和稳健性。     

基于射影变换的结构光测量系统中投影仪标定方法

在结构光三维轮廓测量系统中,对参数的标定是测量的首要关键技术,但投影仪参数的标定目前还存在着标定精度低等问题。提出了一种简便、高精度的投影仪标定方法,该方法通过投影圆点图案到一块本身带有圆形标志点的平板上实现。根据射影变换原理建立投影仪图像和摄像机图像的基本对应关系,然后对基本对应关系的误差使用二元四次函数拟合并进行补偿的方法建立两者的准确对应关系,进而获得平板上圆形标志点在投影仪上的准确图像坐标,完成投影仪标定。仿真和实验结果表明,提出的投影仪标定方法有较高的精度,其中实验验证投影仪标定误差最大值小于0.1pixel,有效值小于0.03pixel,系统测量精度可达0.06mm。     

光栅投影三维测量系统中标定技术的研究

相机和投影仪的标定精度决定光栅投影三维系统的测量精度。提出一种改进的标定方法。该方法在逆向相机模型的基础上对投影仪进行标定,利用相位编码法进行绝对相位展开,避免相机标定误差的引入,在标定过程中减少投影仪投射图案的数量,使标定操作更加简单、快速。在系统的标定过程中,利用投影仪投射的垂直、水平两组光栅图像,建立其与相机图像的对应关系,进而求得标志点圆心在投影仪图像上的像素坐标;然后利用带有径向畸变的相机模型对投影仪进行标定;最后进行系统的立体标定,确定相机和投影仪间的相对位置关系。实验结果表明所提方法切实可行。     

基于光栅投影测量改进的类双目系统标定方法

系统标定是光栅投影测量系统中的关键一步。将投影仪看成相机的类双目系统标定方法具有操作简单、精度高、可靠性强的优势。在此系统标定方法的基础上,提出一种提高测量系统精度的系统标定方法。根据提取的标定板上圆标识的圆心坐标,利用计算机生成含有相对应十字标识的图像,用于相机标定,可避免圆标识轮廓对角点提取的影响,从而提高相机标定精度。同时,推导快速求取投影仪伽马的表达式用于相位校正,可建立投影仪像素与相机像素精确的对应关系,从而提高投影仪标定精度。结合投影仪和相机的标定结果,建立统一的世界坐标系完成整体系统的标定。实验结果表明:采用上述标定方法,可将投影仪和相机标定精度分别达到0.25 pixel和0.15 pixel;同时测量了一个长方体,精度达到0.142 7 mm。     

加工中心工件在机三维检测系统的光平面标定

为了满足加工中心在机检测的实时性需求,实现高效率、低成本、高精度地标定线结构光传感器,提出了一种基于同心圆平面靶标标定线结构光平面参数的新方法。该方法将三点透视模型和交比不变原理相结合,在线结构光传感器的视觉范围内通过移动同心圆平面靶标,计算得到光平面上多组标定点的三维坐标,进而使用最小二乘算法确定光平面方程,通过标定和检测实验分析并验证了该方法的有效性。该方法具有标定算法简单且操作灵活方便等优点,适合加工检测等领域的现场标定。     

多层板涨缩性层偏改善方法及监控方式解析

随着线路板压合结构的复杂化,差异较大的内层芯板常被设计在一起。但由于芯板特性,工艺流程,菲林涨缩的差异,会导致在压合过程中,芯板由于伸缩比例不一致,而出现层间对准度偏移,以致内短报废的风险。本文通过对此类叠构层偏失效模式分析、验证,最终确认真因是由于层间涨缩差异导致。而针对涨缩性层偏,本文详细介绍了分层补偿方法,原则,相关治工具孔平移,两组同心圆层偏监控方式等,并将这一套改善对策导入实验板进行验证,最终得出本文介绍的涨缩性层偏改善方法及监控方式对改善层间涨缩性层偏有效,且效果明显。     

基于3D打印技术的眼科OCT设备计量校准装置研制

为了评估眼科光学相干断层成像（OCT）设备的分辨率、视场角、图像匹配度、深度测量准确性等多个关键参数,确保设备输出量值的准确性与有效性,设计并研制了一种模拟真实人眼结构且参数可溯源的模拟眼,包含角膜和晶状体等人眼主要屈光结构。设计并依托3D打印技术加工了用于横向与轴向分辨率检测的三维分辨率板;设计加工了用于视场角检测的阶梯状同心圆环结构;同时设计加工了用于图像匹配度检测的交叉光纤组件和用于深度测量准确性参数检测的平行玻璃板组件,可适配于模拟眼眼底凹槽内。使用共焦拉曼显微镜对三维分辨率板尺寸溯源,横向和轴向最小可检测分辨率分别为9.7 μm和5.7 μm;使用尼康投影仪对同心圆环尺寸及光纤直径溯源,最大可检测视场角109.03°以及最小62.5 μm的图像匹配度检测;使用尼康高度计对平行玻璃板中心厚度溯源,其测量不确定度小于5 μm。经过对商用眼科OCT设备测试表明,结合微纳3D打印技术的计量校准用模拟眼具有精度高、集成度高、适用范围广、稳定性强等优点,适用于眼科OCT设备的计量校准。     

DMD的红外动态场景模拟器时间性能测试

DMD红外动态场景模拟器是红外半实物仿真系统的重要组成部分,其时间性能参数决定了模拟器能否将仿真图像正确投射到被测系统。介绍了DMD红外动态场景模拟器工作原理,深入分析了DMD驱动方式和工作时序。讨论了半实物仿真实验对DMD红外动态场景模拟器调制时间、同步和帧频等时间性能参数的需求。提出了DMD红外动态场景模拟器调制时间、同步和帧频测试方法,搭建了测试平台。对现有DMD红外动态场景模拟器调制时间、同步和帧频进行了测试,分析了测试中发现的模拟器相关问题,并提出了改进建议。为模拟器的研制、应用及性能评价提供一定的依据。