二轴转台测角法用于线阵相机几何参数标定

目的 目前对线阵相机的几何参数标定方法比较少,而且已有标定方法都需要特殊、高精度要求的设备,为此提出一种基于二轴转台测角法的线阵相机标定方法,通过简单的设备高精度求取线阵相机的内参数和畸变参数。方法 通过简化面阵相机成像模型,建立线阵相机成像模型且推导出参数计算公式,提出测角法标定流程并设计了专门的标定板,利用图像边缘检测得到标定板黑白条纹的边缘点坐标,结合二轴转台的角度信息,代入成像模型中,主要采用最小二乘法和迭代优化算法,求取线阵相机的内参和畸变参数。同时指出了该方法的适用性和标定精度依赖于转台精度、镜头视场角和感光器件分辨率。结果 对3只不同焦距的镜头进行标定实验,分析了内参数和畸变参数迭代优化过程,焦距的标定精度优于5 μm、主点的标定精度优于3 μm,与其他文献中高成本方法进行相比,处于同一数量级。结论 提出一种新的线阵相机几何参数标定方法,该方法利用低成本二轴转台和黑白条纹标定板即可高精度标定出线阵相机几何参数。该方法的适用性依赖转台精度、镜头视场角和感光器件分辨率,对于步长为0.012 9°的转台和分辨率为1 436的线阵相机,最多只能标定焦距为16 mm的镜头,而焦距更长的镜头需要更高精度的转台。     

一种用于鱼眼镜头的线性标定方法

针对鱼眼镜头的高精度标定需求,提出一种基于除法畸变模型的线性标定方法。通过除法模型将标定问题转换为线性方程组求解问题,在确定相机畸变中心后对畸变方程与投影矩阵进行解耦,分别求解相机内外参数和畸变系数,从而实现鱼眼镜头的快速鲁棒标定。实验结果表明,与非线性标定方法相比,该方法在保证标定准确性和可靠性的同时,计算效率提高了约10倍。     

双线阵CCD相机的畸变校正和标定方法

在双线阵CCD的三维重建中,对线阵CCD相机的标定和镜头畸变校正是基础环节。提出了一种用于三维重建中的双线阵CCD标定及镜头畸变校正方法。根据左右相机间的单应性关系,以及线阵CCD的成像原理,将双目相机间的空间关系分解成姿态角与错切角的关系。通过靶图数据的拟合,对姿态角和镜头畸变进行校正,根据求出的错切角完成相机间的标定,实现对具有镜头畸变的双线阵CCD的标定。实验结果表明,标定和校正精度满足后续三维重建中图像匹配的需求。     

线阵相机的圆环旋转标定方法

由于传统线阵相机的标定过程复杂,且对标定物精度要求较高,难以保证缺陷的定位精度,本文提出一种线阵相机的圆环旋转标定方法以提高缺陷的定位精度。该方法设计一种新型的圆环形标定板,在静态标定基础上通过旋转线阵相机采集相机视线与圆的交点的坐标,得到旋转角度以及多组标定点,建立线阵相机的成像模型和径向畸变模型,通过非线性优化整体误差函数求解相机的内参和畸变参数,同时分析相机不同旋转角度对标定精度的影响。实验结果表明,当θ≤20°时,该方法的标定精度在0.35 pixel以内,满足实际检测的定位要求,并且在PCB缺陷检测中得到较好的验证。     

基于PO的分步高精度相机参数标定优化算法

相机标定是为了解决计算机视觉中2D图像特征和相应的3D特征之间的映射关系。针对精确标定的困难,提出了一种基于政治优化器(Political Optimizer, PO)的分步标定算法来分步求解相机几何参数和镜头畸变系数,采用参数标定与畸变修正相结合的方法,首先在理想状态下对相机参数进行寻优,其次在考虑畸变的情况下修正畸变系数,通过迭代的方式更新个体的位置来找到最佳的解,有效地校准了相机。实验结果表明,PO算法的平均误差为0.044 706像素,具有良好的避免局部最优的优化能力,能够准确完成相机标定任务。     

基于共面圆的距离传感器与相机的相对位姿标定

近年来, 距离传感器与摄像机的组合系统标定在无人车环境感知中得到了广泛的研究与应用, 其中基于平面特征的方法简单易行而被广泛采用. 然而, 目前多数方法基于点匹配进行, 易错且鲁棒性较低. 本文提出了一种基于共面圆的距离传感器与相机的组合系统相对位姿估计方法. 该方法使用含有两个共面圆的标定板, 可以获取相机与标定板间的位姿, 以及距离传感器与标定板间的位姿. 此外, 移动标定板获取多组数据, 根据计算得到两个共面圆的圆心在距离传感器和相机下的坐标, 优化重投影误差与3D对应点之间的误差, 得到距离传感器与相机之间的位姿关系. 该方法不需要进行特征点的匹配, 利用射影不变性来获取相机与三维距离传感器的位姿. 仿真实验与真实数据实验结果表明, 本方法对噪声有较强的鲁棒性, 得到了精确的结果.     

Tsai氏相机平面标定算法的一种解析改进

针对径向畸变的针孔透视投影模型,提出了一种简单快速的相机标定算法。该算法在假设图像中心点与CCD或CMOS传感器中心重合的前提下,将相机的内外参数和相机模型的畸变参数分离,以进一步进行线性相机标定,避免了非线性优化带来的误差,降低了算法复杂度,可适当提高标定精度,节约计算时间。首先,根据透视投影的交比不变性原理标定镜头的畸变系数;然后,根据旋转变换关系和平移变换关系,充分利用径向畸变约束、旋转变换的正交性和旋转矩阵特有的性质约束线性求解出相机的内参和外参;最后,通过实验与Tsai氏相机平面标定算法进行对比,所提算法在标定时间上节约了35%左右,在精度上至少提高了15%。     

基于无人机单视场全景图的地块面积测量研究

提出一种基于无人机单视场图像的地块面积测量方法。首先通过无人机相机标定获得相机内外参数及畸变参数,再对单张的地块全貌图像进行畸变校正;接着提取图像中的目标地块区域并统计区域内像素数量;通过估计像素与实际面积比率,得到地块实际面积。实验结果表明:随着无人机飞行高度的增加,该方法计算精度先逐渐提升,到达一个峰值后逐渐下降,且在有效飞行高度内的相对误差都在10%以下,可以有效地计算地块面积。该方法对要求操作简便快速、精度不是很高的山地作业有现实意义。     

鱼眼镜头的标定和畸变校正研究

为在使用鱼眼镜头得到大视野图像的同时得到正常的视觉效果,研究鱼眼镜头的成像模型及内外参数的标定过程.相比常用的标定算法,采用基于镜头模型的标定方法;针对Davide Scaramuzza提出的全方位相机标定工具箱,指出其不足之处,对角点坐标的精度、标定系数矩阵稳定性和角点范围随意性三方面进行优化和提高;根据标定结果对鱼眼畸变图像进行畸变校正,得到正常视觉的平面图.实验结果表明,优化后的方法实现简单、鲁棒性强、结果准确.     

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。     

基于投影仪和摄像机的结构光视觉标定方法

为实现基于投影仪和摄像机的结构光视觉系统连续扫描,需要计算投影仪投影的任意光平面与摄像机图像平面的空间位置关系,进而需要求取摄像机光心与投影仪光心之间的相对位置关系。求取摄像机的内参数,在标定板上选取四个角点作为特征点并利用摄像机内参数求取该四个特征点的外参数,从而知道四个特征点在摄像机坐标系中的坐标。利用投影仪自身参数求解特征点在投影仪坐标系中的坐标,从而计算出摄像机光心与投影仪光心之间的相对位置关系,实现结构光视觉标定。利用标定后的视觉系统,对标定板上的角点距离进行测量,最大相对误差为0.277%,表明该标定算法可以应用于基于投影仪和摄像机的结构光视觉系统。     

基于空间透视不变量的摄象机标定方法

本文给出了一种以空间不变量的数据来计算摄象机外部参数的方法．空间透视不变量是指在几何变换中如投影或改变观察点时保持不变的形状描述．由于它可以得到一个相对于外界来讲独立的物体景物的特征描述，故可以很广泛的应用到计算机视觉等方面．摄象机标定是确定摄象机摄取的２Ｄ图象信息及其３Ｄ实际景物的信息之间的变换关系，它包括内部参数和外部参数两个部分．内部参数表征的是摄象机的内部特征和光学特征参数，包括图象中心（Ｃｘ，Ｃｙ）坐标、图象尺度因子Ｓｘ、有效的焦距长度ｆ和透镜的畸变失真系数Ｋ；外部参数表示的是摄象机的位置和方向在世界坐标中的坐标参数，它包括平移矩阵Ｔ和旋转矩阵Ｒ３×３，一般情况下可以写成一个扩展矩阵［ＲＴ］３×４．本文基于空间透视不变量的计算数据，给出了一种标定摄象机外部参数的方法，实验结果表明该方法具有很强的鲁棒性．     

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.     

一种简单的基于共面的摄像机参数标定方法

共面摄像机标定就是采用平面式模板来确定摄像机内外参数的过程,在此过程中图像像素和二维特征点是已知的。对于共面标定提出了一种简单及有效的方法去标定摄像机参数。即使用帧缓存中的计算机阵列图像直接来标定参数。首先采用预标定的方法标定出图像中心位置,然后根据帧存图像坐标和世界坐标之间的对应关系使用正交矩阵的约束条件来求解,在此算法中假设尺度因子为1,并且不考虑透镜畸变。所提出的算法用数字仿真图像及真实的图像检验。结果显示,所提出的算法具有较好的精度,是一种简单有效的标定方法。     

CCD摄像机标定

在基于单目视觉的农业轮式移动机器人自主导航系统中,CCD摄像机标定是农业轮式移动机器人正确和安全导航的前提和关键。摄像机标定确立了地面某点的三维空间坐标与计算机图像二维坐标之间的对应关系,机器人根据该关系计算出车体位姿值自主导航。因此,根据CCD摄像机针孔成像模型,利用大地坐标系中平面模板上已知的各点坐标,建立与计算机图像空间中各对应像素值之间的关系方程组,在Matlab环境下拟合出摄像机各内外参数。实验结果表明：该方法可以正确完成CCD摄像机标定。     

A camera calibration technique using three sets of parallel lines

This paper presents a new method for three-dimensional camera calibration in which the rotation parameters are decoupled from the translation parameters. First, the rotation parameters are obtained by projecting three sets of parallel lines independently of the translation parameters and the imaging distance from the lens to the image plane. The virtual line passing through the image center, which is calculated by perspective projection of a set of parallel lines, depends only on the rotation parameters. Next, the translation parameters and the imaging distance are analytically obtained. Experimental results are used to show how the camera model can be accurately reconstructed in an easily prepared environment.     

用于交会测量的摄像机标定系统设计

介绍了一种简易的摄像机立体标定系统的设计方案,主要应用于多CCD交会测量技术中,可以完成单个摄像机的标定、多个摄像机之间的立体标定和标定精度评估等功能.建立了包含透镜径向畸变和切向畸变的摄像机成像模型,采用两步法求解摄像机参数,最后通过交会测量得到的多个棋盘格的边长与实际边长的误差量来衡量摄像机标定的精度.该系统不要求使用者具有专业的3D几何知识,速度快,成本低,而且可以达到很高的精度.     

机器人立体视觉中摄像机的标定

针对机器人立体视觉标定问题,提出一种介于传统标定法和自标定法之间的摄像机标定方法。与传统方法相比,将内参数、畸变参数与外参数分别标定。首先根据张氏平面标定法求出内参数;其次在考虑透镜径向畸变的基础上求出畸变参数;最后重点探讨在摄像机带有运动的情况下外参数的标定方法,避免了在原有标定环境下摄像机运动时需要重新标定的问题。实验依据传统标定的模板原理,结合双目立体视觉模型,验证了该种分离标定方法的可行性。