基于空间平行直线束的CCD摄像机内外参数标定

为提高计算机视觉检测中的摄像机标定算法的效率与稳定性,降低对标定设备的要求,提出了一种新的基于主动视觉的摄像机标定算法.在分析了空间平行直线束的中心投影规律的基础上标定摄像机内外参数.与以往方法不同,在标定过程中保持摄像机位置不动,通过控制标定模板沿具有直线边缘的物体作任意量值的平移运动来实现对摄像机内外参数的求解.利用焦线的直线约束对镜头畸变进行修正,有效地提高标定结果的精度.将内外参数标定分为3个独立的阶段分别进行,克服了整体求解过程中未知参数间的相关性影响.该方法原理简单,且不需要知道模板上的任何物理度量.模拟实验和真实图像实验结果表明了该方法的高精度和高稳定性.     

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.     

双摄像机模组的组合式标定和校正方法

提出了双摄像机模组的组合式标定和校正方法,能够将传统的标定和校正2道工序合并为1道工序,不需要借助于外部测量设备,仅利用双摄像机同时对目标模板拍摄的1幅图像,即可实现双摄像机模组的标定和校正。先基于交比不变性计算摄像机的径向畸变系数,将摄像机畸变成像模型转换为线性模型,利用线性模型分别对2个摄像机进行标定;然后计算2个摄像机之间的位姿偏移参数,调节右摄像机位姿,进行双摄像机之间的位姿校正;最后标定2个摄像机之间的位姿参数。实际应用结果表明,所提出的双摄像机模组校正和标定方法,校正和标定精度高,缩短了工艺时间,提高了工艺效率,能够满足双摄像机模组封装生产工艺的要求。     

基于共线点的镜头畸变校正方法

为实现未知摄像机参数的镜头畸变校正,提出了一种先标定畸变中心、再标定畸变系数的方法。先在镜头的不同焦距处对靶标成两次像,利用相同靶标点在两幅图像中的相对位置关系求解畸变中心;再根据直线的透视投影不变性,通过变步长的最优化方法搜索畸变系数。模拟实验表明,在靶标点数为25,噪声水平为0.2像素时,畸变中心的平均误差为(0.2243,0.1636)像素,畸变系数误差为0.28%。真实图像实验表明,用该方法得到的畸变中心和畸变系数能够很好地校正图像。该方法不需要标定摄像机的内外部参数,也无需知道直线网格的世界坐标,简便易行。     

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。     

一种大视场镜头的畸变校正方法

大视场镜头因其可得到较大视场的图像而获得广泛应用,但由于镜头的原因,导致成像的桶形畸变,在直接使用从镜头获取的图像时,会影响对图像的后期处理和分析。针对这种情况,在分析畸变产生原因的基础上,提出一种改进的桶形畸变校正方法。根据畸变与焦距、成像高度之间对应的变化规律提出一种改进的半球形畸变校正模型,并计算近似畸变率,以进行反向映射及双线性插值来得到校正后的图像,设置可调整的参数,给出参数的确定方法和选择范围。最后,利用畸变的对称性降低了校正的计算复杂度和时间。实验结果表明,该算法对广角镜头产生的桶形畸变获得了较好的校正结果,降低了平均畸变率误差。该算法能够准确地校正畸变图像,不需要特定模板和标定参数,计算简单容易实现。     

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。     

一种基于斜率的摄像机畸变校正方法

普通 CCD摄像机在成像时都存在畸变成像误差 ,在机器人视觉检测及自动装配中 ,有效地进行误差校正对准确确定物体的位置具有重要的意义 .本文采用带有一阶径向畸变的小孔摄像机模型 ,提出一种基于线段斜率的方法 ,对摄像机镜头的径向畸变进行校正 ,不必标定太多的摄像机的外参数 ,方法简洁 ,适合于视觉系统中对摄像机畸变的实时校正 ,或对摄像机捕获的图像进行几何校正 .实验表明 ,具有很强的鲁棒性和较高的校正精度     

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。     

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.     

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。     

Generalized Camera Calibration Including Fish-Eye Lenses

A method is described for accurately calibrating cameras including radial lens distortion, by using known points such as those measured from a calibration fixture. Both the intrinsic and extrinsic parameters are calibrated in a single least-squares adjustment, but provision is made for including old values of the intrinsic parameters in the adjustment. The distortion terms are relative to the optical axis, which is included in the model so that it does not have to be orthogonal to the image sensor plane. These distortion terms represent corrections to the basic lens model, which is a generalization that includes the perspective projection and the ideal fish-eye lens as special cases. The position of the entrance pupil point as a function of off-axis angle also is included in the model. (The complete camera model including all of these effects often is called CAHVORE.) A way of adding decentering distortion also is described. A priori standard deviations can be used to apply weight to given initial approximations (which can be zero) for the distortion terms, for the difference between the optical axis and the perpendicular to the sensor plane, and for the terms representing movement of the entrance pupil, so that the solution for these is well determined when there is insufficient information in the calibration data. For the other parameters, initial approximations needed for the nonlinear least-squares adjustment are obtained in a simple manner from the calibration data and other known information. (Weight can be given to these also, if desired.) Outliers among the calibration points that disagree excessively with the other data are removed by means of automatic editing based on analysis of the residuals. The use of the camera model also is described, including partial derivatives for propagating both from object space to image space and vice versa. These methods were used to calibrate the cameras on the Mars Exploration Rovers.     

基于单幅图片的相机完全标定

现有相机标定方法的标定过程比较繁琐,不利于标定相机的广泛使用。为此,从摄像机镜头畸变矫正着手,结合标定板信息及消失点约束,提出一种基于单张图片的相机标定方法。利用非线性迭代得到相机镜头的畸变系数,通过线性求解得出相机的内参,直接计算得到相机的外参,从而实现仅需拍摄单张标定板图片的相机完全标定。实验结果表明,该方法在标定板与视平面夹角小于45°的情况下均能成功标定,并且重投影误差小于0.3像素。     

基于直线约束的非量测数码相机标定

提出一种非量测数码相机标定的直接方法。该方法基于直线约束条件,即在正确进行畸变纠正后,物方空间的三维直线投影到像片平面上也应该是一条直线。为了将畸变直线纠正成理想直线,利用畸变模型对其进行畸变纠正,并采用Levenberg-Marquardt算法对非线性方程组进行求解,解出符合条件的最佳畸变参数。实验结果证明该方法具有较强的鲁棒性与实用性。     

基于角度不变的线阵推扫式CCD相机几何畸变在轨检校方法

对航天遥感相机进行在轨检校,是提高卫星产品质量,扩大产品应用效果的重要技术内容.文中研究了一种基于角度不变的线阵推扫式CCD相机几何畸变在轨检校方法.该方法利用相机外方元素对于相机视向量夹角角度影响比较小的原理,根据地面控制点和一级产品图像,求解相机视向量夹角,从中提取相机光学部件的畸变模型参数,从而实现相机内外方元素解耦.相机畸变模型采用一维3阶多项式,对焦距和主点等引起的低阶误差能够很好地吸收.该方法用在HJ-1A/B卫星的宽幅盖CCD相机几何畸变校正上,检校误差残留在2—6个像元,和参考数据精度相似,表明取得了很好的校正效果.     

远心结构光三维系统研究

结构光三维重建技术已广泛应用于工业检测领域,随着工业检测需求的不断提高,工业检测 技术的需求也愈发向微小化和高精度化方向发展。其中,远心镜头具备透视误差小、镜头畸变小、成像失真少等优秀特性,获得越来越多的关注。该文投影仪采用传统镜头,将传统结构光系统中的相机镜头替换为远心镜头,通过对传统两步标定法的改进,对相机的仿射模型进行标定,随后用已标定的相机对投影仪进行参数标定。实验结果显示,所开发的远心结构光系统具备能够实现小视野范围的高精度、高分辨率三维重建,并具有加大的测量景深,可用于半导体器件及微型零部件等目标的高精度 三维检测。     

Robust metric calibration of non-linear camera lens distortion

Camera lens distortion is crucial to obtain the best performance cameral model. Up to now, different techniques exist, which try to minimize the calibration error using different lens distortion models or computing them in different ways. Some compute lens distortion camera parameters in the camera calibration process together with the intrinsic and extrinsic ones. Others isolate the lens distortion calibration without using any template and basing the calibration on the deformation in the image of some features of the objects in the scene, like straight lines or circles. These lens distortion techniques which do not use any calibration template can be unstable if a complete camera lens distortion model is computed. They are named non-metric calibration or self-calibration methods.Traditionally a camera has been always best calibrated if metric calibration is done instead of self-calibration. This paper proposes a metric calibration technique which computes the camera lens distortion isolated from the camera calibration process under stable conditions, independently of the computed lens distortion model or the number of parameters. To make it easier to resolve, this metric technique uses the same calibration template that will be used afterwards for the calibration process. Therefore, the best performance of the camera lens distortion calibration process is achieved, which is transferred directly to the camera calibration process.     

一种多尺度几何分析的摄像机对弱定标算法

自主车上的立体视觉系统一般由两台固定在平台上的定焦摄像机组成,因此摄像机内参数经一次标定后不再变化,只需要考虑外参数的标定.本文针对自主车视觉系统的特殊应用情况,提出一种基于多尺度几何分析思想的摄像机对弱定标算法,该算法采用Contourlet变换对左右图像中的角点进行检测,利用Hartley规范化8点法估计摄像机对的基础矩阵.依托现有的摄像机内部参数标定工具箱,在摄像机对弱定标的基础上还可以快速地获得摄像机对之间的外参数矩阵.实验结果表明该方法具有较好的精度.     

Simple calibration algorithm for high-distortion lens camera

A simple and useful calibration method for a TV camera with a high-distortion lens is presented. The parameters to be calibrated are effective focal length, one-pixel width on an image plane, image distortion center, and distortion coefficient. A simple-pattern calibration chart composed of parallel straight lines is introduced as a reference for calibration. An ordinary 2D model fitting is decomposed into two 1D model fittings on the column and row of a frame buffer across the image distortion center by ingeniously utilizing the point symmetry characteristic of image distortion. Some parameters with a calibration chart are eliminated by setting up a calibration chart precisely and by utilizing negligibly low distortion near the image distortion center. Thus, the number of unknown parameters to be calibrated is drastically decreased, enabling simple and useful calibration. The effectiveness of the proposed calibration method is confirmed by experimentation