基于交比不变性的相机镜头畸变标定研究

相机的标定对于整个摄影测量系统的精度起着至关重要的作用.主要研究了一种较为有效、易行的标定相机畸变参数的方法.标定物简单且容易获得,相机无须固定,可手持拍摄.利用交比不变的性质,拟合全视场的无畸变的虚拟网格,得到图像点的偏差,从而计算出畸变系数.最后通过比较畸变纠正前后空间点距离的测量,表明此方法可较为明显的修正镜头畸变,且简单易行.     

基于径向约束的CCD相机标定参数的整体优化

提出了基于径向约束的CCD相机标定的模型参数非线性整体优化的方法.利用Harris算法检测标定板的各角点图像坐标,保证了标定板角点的稳定性和可靠性;进行RAC(radial alignment constraint)两步法标定,并用Levenberg-Marquardt算法对通过径向约束标定得到的所有相机模型参数进行非线性整体优化,提高了相机参数的标定精度.实验结果表明.该方法标定精度高,能明显减小各种误差对CCD相机标定的影响,提高了机器视觉三维测量的精度.     

基于计算机视觉和测量平差理论的相机标定

以计算机视觉中顾及径向和切向畸变的针孔模型为基础,引入测量平差理论,建立了基于计算机视觉和测量平差理论的相机标定数学模型,并以液晶显示屏棋盘格网作为相机标定参照物,以Microsoft Visual Studio为开发平台,利用MFC结合OpenCV编制了相机标定软件Camera Calibration 1.0。通过对数码相机Canon 5D Marx II的标定试验及与近景摄影测量商业软件Lensphoto的对比试验,得出标定参数的精度在±1pixel内,验证了所建相机标定模型的正确性和相机标定软件Camera Calibration 1.0的可靠性,且利用所建相机标定模型实现了对标定参数的精度评定,从而克服了传统计算机视觉中只计算像点坐标重投影误差的单一精度评定方法的局限。最后,将研究成果用于长春市杨家沟采石场边坡结构面信息的勘察实践,获取了采石场边坡大量随机结构面的迹线和产状信息,为基于随机动力学的边坡稳定性评价提供了详实的基础数据。研究成果还可用于以非量测相机作为传感器的其他生产及科研工作。     

基于空间透视相关点的摄像机标定方法

摄影测量中,相机标定具有很重要的作用,它是图像识别、3D感知及目标姿态计算的基础.传统的标定算法具有算法简单、线形计算、适应性强的特点,然而由于相机标定模块的复杂性和不确定性,传统标定算法不能很好地体现其优越性.本文根据应用实践,采用空间透视标定模块,将传统的标定算法所需要的标定点和空间透视点对应,得到了较好的标定结果.该标定模块的结构信息可准确地获得标定点的世界坐标值,有效地防止了实际测量中先期标定点的确定所引入的误差.     

深度相机与惯性测量单元的相对姿态标定

为解决深度相机和惯性测量单元之间相对姿态难以直接测量的问题,提出一种通过捕捉同一手部运动来构造位移向量继而利用最小二乘法求取两传感器相对姿态的非接触式标定方法.首先描述和分析一类相对位姿时变的深度相机和惯性测量单元的相对姿态标定问题,然后使用深度相机与惯性测量单元同时捕获手部向空间任意方向摆动的运动信息,构造相应的位移向量,进而基于刚体旋转不变性原理建立求解模型,最后使用最小二乘法求取最佳相对姿态,即标定结果.为验证标定方法的准确性和有效性,一方面组织标定解算结果和白噪声仿真数据比对从而得出偏差估计的实验,结果表明标定后相对姿态偏差少于±4°;另一方面使用深度相机和惯性测量单元组成的传感系统对人手臂运动进行捕捉实验,结果表明标定后测得数据方可正确反映人手臂参数.本文所提出的标定方法原理简单、操作方便、无需接触测量或其它辅助标定设备,适用于机器人远程操纵和体感游戏设备等场景相应传感器标定中.     

双目视觉测量系统标定精度提高方法研究

针对提高双目视觉测量系统的标定精度问题,介绍了双目线结构光视觉测量系统的构成和工作原理,分析了影响系统单幅测量精度的各种因素,提出了改善标定精度的方法。采用张氏标定法求解相机内参,用双相机固有的对极几何关系求解外参,二维标定靶选用150mm×150mm的黑白棋盘格。根据标定结果反求标定靶的对角线距离,用该距离来验证标定结果。实验表明,标定误差稳定在20μm,可以满足实用要求。     

基于机器视觉的钢轨磨耗检测系统的研究

钢轨磨耗是一个评价铁道钢轨质量的重要指标.采用光切形貌法,用机器视觉检测法取代传统检测法对钢轨磨耗进行检测.首先建立世界坐标系与图像坐标系的激光相机传感器校准模型并用黑白棋盘格对激光相机传感器进行标定.然后通过棋盘格实验标定所获得的300组校准数据,代入非线性最小二乘法计算模型,得到模型校正参数.并选取国内某地铁线路的现场数据进行试验,结果表明:采用该检测系统能使钢轨磨耗测量误差控制在0.3mm以内,能够较好地应用于钢轨磨耗测量中.     

空间矢量的单画幅测量分析

本文提供一种由单画幅测量空间矢量的方法.用相机拍摄标定立方体实现相机标定;对空间直线成像,通过求解直线在图像上的消隐点,求解空间直线在相机坐标系下的方向矢量.模拟分析和实物计算均表明,该测量方案是可行的.     

现场照相测量的相机标定研究

照相机标定是利用计算机视觉技术进行测量的基础工作.根据相机成像的几何原理,分析了照相机的一般性标定原理、方法和过程,并根据在交通事故现场使用照相测量技术时标定的特点,结出了实验研究的解决方法.     

太阳能电池片的主栅线提取及缺陷检测方法研究

为解决太阳能电池片的几何测量问题,文中采用张正友平面标定法对相机进行了标定,根据相机的内参矩阵计算了有效焦距,求出了单个像素的实际尺寸,通过对相机和镜头的选择,提出了一种降低相机像素且满足精度要求的亚像素边缘提取法对电池片边缘进行提取,利用霍夫变换定位太阳能电池片主栅线计算出偏转角.实验结果表明:自动焊接机图像处理系统精度小于0.20mm,标定误差小于1pixel,总程序用时小于0.5s,有效满足主栅线定位精度要求.     

基于OpenCV的视觉测量技术中摄像机标定方法

以视觉测量系统中的摄像机标定为研究对象,分析了开源计算机视觉库OpenCV中的摄像机模型,并考虑了镜头的畸变及求解方法,得出基于OpenCV的摄像机标定方法．该方法利用了OpenCV的函数库,简化了标定求解过程,提高了标定速率,并具有良好的移植性,适合于其他视觉测量系统．     

Research on a New-style Visual Sensor for Measurement

First,the constitution of traditional visual sensor is presented.The linear camera model is introduced and the transform matrix between the image coordinate system and the world coordinate system is established.The basic principle of camera calibration is expatiated based on the linear camera model. On the basis of a detailed analysis of camera model,a new-style visual sensor for measurement is advanced.It can realize the real time control of the zoom of camera lens by step motor according to the size of objects.Moreover,re-calibration could be avoided and the transform matrix can be acquired by calculating,which can greatly simplify camera calibration process and save the time. Clearer images are gained,so the measurement system precision could be greatly improved.The basic structure of the visual sensor zoom is introduced,including the constitute mode and the movement rule of the fixed former part,zoom part,compensatory part and the fixed latter port.The realization method of zoom controlled by step motor is introduced. Finally,the constitution of the new-style visual sensor is introduced,including hardware and software.The hardware system is composed by manual zoom,CCD camera,image card,gearing,step motor,step motor driver and computer.The realization of software is introduced,including the composed module of software and the workflow of measurement system in the form of structured block diagram.     

Research on a New-style Visual Sensor for Measurement

First, the constitution of traditional visual sensor is presented. The linear camera model is introduced and the transform matrix between the image coordinate system and the world coordinate system is established. The basic principle of camera calibration is expatiated based on the linear camera model.On the basis of a detailed analysis of camera model, a new-style visual sensor for measurement is advanced. It can realize the real time control of the zoom of camera lens by step motor according to the size of objects.Moreover, re-calibration could be avoided and the transform matrix can be acquired by calculating, which can greatly simplify camera calibration process and save the time. Clearer images are gained, so the measurement system precision could be greatly improved. The basic structure of the visual sensor zoom is introduced, including the constitute mode and the movement rule of the fixed former part, zoom part, compensatory part and the fixed latter part. The realization method of zoom controlled by step motor is introduced.Finally, the constitution of the new-style visual sensor is introduced, including hardware and software. The hardware system is composed by manual zoom, CCD camera, image card, gearing, step motor, step motor driver and computer. The realization of software is introduced, including the composed module of software and the workflow of measurement system in the form of structured block diagram.     

视觉测量误差的研究与讨论

通过模拟实验研究发现,测量误差随着标定参照物与摄像机之间距离的增大,及标定参照物与被测量平面间距离的减小,呈现出先增加后减小的趋势,而在标定参照物靠近摄像机时的误差最小．研究还发现,在被测平面到摄像机的距离保持不变时,被测区域越大,测量误差越大．     

基于光束平差法的像机内参数虚拟立体校准方法

为解决摄像机内参数的精确校准问题,对基于光束平差法的像机内参数虚拟立体校准方法进行了研究。通过对摄像机成像过程中各种畸变因素的分析,建立一个更加全面的校准模型;建立了关于校准参数的共线性方程,并对其进行线性化。构建基于Gauss-Markov原理的误差模型,实现对像机参数的优化求解。利用红外发光二极管随坐标测量机测头在校准空间内作定间距移动构成虚拟立体校准模板,保证了高精度校准控制点的获取。校准试验表明,该方法切实可行,能够解决视觉测量时摄像机内参数精确校准问题。     

面向微观交通仿真实验的模型参数敏感性分析方法

为提升微观交通仿真模型标定工作的科学性,对当前微观交通仿真模型标定流程进行梳理,指出微观交通仿真模型标定工作中的敏感性方法应用及定位存在误区。基于微观仿真实验特性及方差分析理论,研究重新构建面向微观交通仿真实验的敏感性分析方法,并界定敏感性分析在仿真模型标定流程中的作用为科学选取校核指标。针对常见信号交叉口进行模型参数敏感性分析,发现选用延误指标作为信号交叉口微观仿真模型标定校核指标才能使得仿真模型标定结果最为有效。     

一种基于参考平面的直线距离测量方法

根据射影几何中的灭点原理提出了一种基于参考平面的直线距离测量方法。在已知标定相机内部参数的前提下,利用放置在参考平面（如地平面）上,已知尺寸的平面矩形作为标定物,建立相机与参考平面间的空间关系。在相机位置和焦距不变的情况下,拍摄一张数字图像,可以利用基于参考平面的直线距离测量方法计算参考平面中任意两个特征点间的直线距离。提出的测量原理和方法具有定标物和测量步骤简单、测量精度高的特点,在工程测量领域具有广泛的应用价值。     

微热弯成形的微位移计算机视觉测量方法

为实现微热弯成形系统中微位移的高精度测量,构建了微位移计算机视觉测量系统.应用Matlab编写摄像机标定程序并计算摄像机的内外参数,利用OpenCV对被测对象的图像进行灰度化、二值化和Canny边缘提取,采用序贯相似性检测算法(SSDA)进行模板匹配,实现了热弯曲成形过程中模具与工件位置微位移的实时在线检测.实验结果表...     

圆孔几何参数的图像测量方法

为了快捷方便地测量圆孔的直径和深度,提出了圆孔几何参数的图像测量方法。首先,将相机模型简化为针孔成像模型,并对相机的焦距进行精确标定;然后,根据同一相机在不同物距下两次对同一物体成像的大小不同这一特性,在不同的两个物距下分别对所测圆孔成像;最后,对图像进行畸变校正和边缘提取等图像处理工作,并由图像信息计算出所测圆孔的直径和深度。实验结果表明,所提出的图像测量方法的测量误差小于0.15mm,能够满足圆孔的一般精度测量要求,适用于测量精度要求不高的在线测量以及接触式测量方法无法完成的测量任务中。