基于二次曲线的纯旋转摄像机自标定

研究探讨了一种基于平面二次曲线的纯旋转摄像机自标定方法.在不同的方位拍摄 三幅或三幅以上图像,每幅图像至少包含两个空间平面二次曲线、或两个二次曲面、或一个平 面二次曲线与一个二次曲面的投影,利用图像之间的二次曲线对应关系,可以确定摄像机的 内参数矩阵,同时可以获得摄像机不同方位之间的旋转矩阵.由于使用的定标基元为二次曲 线,是较点和直线包含更多信息的基元,因而基元之间的匹配容易自动实现,并有助于提高标 定算法的鲁棒性和在线实时性.模拟实验和真实图像实验表明文中所介绍的方法是可行的.     

两种3维重建方法的比较

对基于本质矩阵和基于绝对二次曲面的两种重建方法进行了比较研究,仿真实验和真实图像实验结果表明,尽管基于绝对二次曲面的重建方法比较抽象,很多人对这种方法不太熟悉,但是该方法无论是在重建精度还是鲁棒性方面都优于基于本质矩阵的重建方法,这一发现对实际应用有非常重要的指导作用.     

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.     

一种基于双目主动视觉的线性自标定算法

从理论上推导出了绝对二次曲面包含了摄像机全部内参数和无穷远平面信息，并根据双目视觉之间的平移关系，扩展了无穷远平面信息对绝对二次曲面的线性约束，仅仅通过两幅图像就可以线性自标定和三维重建．大量仿真试验和真实图像说明本方法能够得到满意的结果，可以应用到实际视觉测量，并且也可以作为非线性自标定优化的初始值．     

基于张量投票的摄像机自标定方法研究

针对传统的基于Kruppa方程摄像机自标定算法的欠鲁棒性,首次提出将鲁棒的张量投票算法用于摄像机自标定方法中。利用基于尺度不变的SIFT算法查找并匹配出每对图像的特征点,其中待匹配图像由摄像机对同一场景从三个不同角度位置拍摄,对图像张量投票后按棒张量特征值降序排序,由此筛选得到具有鲁棒性边缘特征的前八对特征点,利用八点算法求解相应的基础矩阵和极点,根据Kruppa方程和三维重建（SFM）算法求得摄像机参数矩阵。实验结果证明,该方法具有较高标定精度,并通过加入高斯噪声的仿真实验证明该算法是一种鲁棒的摄像机自标定方法。     

一种基于菱形的摄像机标定方法

给出了一种基于菱形作为平面模板的摄像机标定方法。通过计算圆环点,建立绝对二次曲线对摄像机内参数的约束方程．只需摄像机在三个不同方位摄取菱形模板的图像,即可线性求解摄像机内参数。通过仿真实验表明,该算法可行。     

基于视频的大空间建筑消防系统研究

针对基于视频的大空间建筑火灾消防存在的实时性和有效性问题,提出了一种基于改进的自适应差分进化算法的摄像机自标定方法。用基于比值法与相关函数法融合的SURF火灾图像特征点匹配算法,快速得到准确的匹配点对;进行摄像机自标定,用较为准确的匹配点对求得基本矩阵F,利用绝对二次曲线的性质,得到优化函数。利用基于改进的差分进化算法对其进行优化,求得摄像机内参数,得到火源的三维信息。实验结果证明,该方法短时间内,算出了较为准确的火源的空间三维信息,实时性和精确度均能够满足火灾消防的标准,有效地进行灭火。     

基于本质矩阵的摄像机自标定方法

本质矩阵描述了在摄像机内参数矩阵已知的条件下的对极几何关系,是归一化图像坐标下的基础矩阵。鉴于本质矩阵具有两相等的非零奇异值,提出了一种基于本质矩阵的自标定方法,该方法首先利用本质矩阵这个特性来构造目标函数,考虑到传统非线性优化算法的诸多不足,最后用粒子群优化算法来求解。实验结果表明,该方法精度较高、鲁棒性较强,是一种简单而有效的自标定方法。     

一种基于主动视觉的线性自标定方法

基于主动视觉的摄像机自标定是摄像机标定的一个重要分支，通过控制摄像机做严格的运动，可以发现一些比较简单的算法，本文提出了一种新的基于主动视觉的摄像机自标定方法，通过控制摄像机作3次不共面的平移运动．可以线性标定摄像机的五个内参数．大量的仿真实验表明该算法精度很高，且鲁棒性很强．     

一种基于Kruppa方程的分步自标定方法

针对摄像机自标定中Kruppa方程求解的非线性优化问题和标定结果的欠鲁棒性,提出一种基于Kruppa方程的分步自标定方法。根据两图像匹配的特征点对采用8点算法求解相应的基本矩阵,其中待匹配图像选用摄像机对同一场景在不同焦距下拍摄的两帧图片,对图片的特征匹配点建立约束关系,采用最小二乘法求出摄像机的主点坐标,然后利用遗传算法优化Kruppa方程的比例因子,最后通过优化后的比例因子完成摄像机的标定。实验表明,该方法可提高标定精度,并通过对特征点坐标加入高斯噪声,验证了算法的鲁棒性。     

Self-calibration with varying focal length from two images obtained by a stereo head

The self-calibration approach based on the absolute conic or its dual, the absolute dual quadric, has the merit of allowing the intrinsic camera parameters to vary in image sequence. In this paper, we show that certain linear equations resulting from the infinity homography can be added to a system of originally undetermined linear equations to find the absolute dual quadric for a stereo head. The special stereo configurations considered here allow one camera to rotate around either one or two of the coordinate axes defined by another camera. Experiments with synthetic images show that satisfactory results can be obtained with only the proposed linear methods. For real images obtained with non-ideal stereo configurations, and possibly with measurement noises, results obtained from the proposed linear methods may serve as reasonable initial guesses for some non-linear optimization procedure.     

Positioning quadric surfaces in all active stereo imaging system

The location of surfaces using stereo imaging techniques is an important area of research for robot guidance and machine inspection applications, The underlying geometry of finite focal length stereo pinhole cameras is investigated. This is the model used in both active and passive stereo imaging systems. It is shown that the points of intersecting views from the pinhole models result in conic sections. This information is used to locate quadric surfaces in the inspection space. When the projected fringe pattern is encoded to a quadric surface, the underlying intersection mapping can be used to estimate the position of the surface. Subsets of most smooth objects can be fitted to a conic section. For inspection of smooth surfaces with projection moire techniques, this fringe interpretation method would allow for correct placement of the object     

空间二次曲线射影重建计算方法研究

利用二次曲线上点和直线的对应以及利用二次曲线光流对二次曲线进行解释,需要寻求多元方程组的最优解,计算过程较为复杂。将空间二次曲线表示为一个空间二次曲面和一个平面的交线,提出了一对对应二次曲线存在两个独立的多项式条件;利用两个二次曲面的基曲线推导出二次曲线重建的两个对应条件,在此基础上,给出了空间二次曲线射影重建的计算方法和计算步骤。实验验证表明该算法实用和可靠。     

基于三视图的曲面体重建技术

根据空间二次曲线的投影特征，首先利用“五点法”分两步来构造投影曲线，得到投影二次曲线的几何参数表达式，然后应用“点对应匹配法”由各视图相应的投影曲线构造空间二次曲线的坐标式参数方程，并同时构造出空间曲线边的支撑平面，从而建立与三视图相对应的曲面体线框模型，最后，提取线框模型中的面信息，并根据二流形体的性质和莫比乌斯法则（Moebius rule)以及正投影规律，对候选面进行组合判定，将实用面进行装配，得到重建结果的实体模型，这种方法将处理对象拓展到了任意投影方位下的二次曲线。     

一种新的基于Kruppa方程的摄像机自标定方法

主要针对传统的基于Kruppa方程的摄像机自标定算法的欠鲁棒性提出了一种新的二步式标定方法．在新标定方法中，首先利用传统的LM优化算法或遗传算法求解出Kruppa方程中通常需要被消去的比例因子，然后再利用线性方法完成对摄像机的标定．大量的仿真和真实图像实验表明，该方法可以大大提高基于Kruppa方程标定算法的鲁棒性及标定精度．     

Line-drawing interpretation: straight lines and conic sections

Line drawings of man-made scenes often exhibit instances of straight lines and conic sections, i.e. ellipses, parabolas, and hyperbolas. Constraints imposed on the scene by such instances are investigated, under the assumption of general viewpoint, i.e. the mapping of the viewed surface onto the line drawing is stable under perturbation of the viewpoint within some open set. Both orthographic and perspective projection are considered. The viewed surfaces are assumed to be piecewise C³. It is shown that straight lines and conic sections in line drawings are projections of scene edges which are also straight lines and conic sections, respectively. It is also shown that scene events which project onto straight lines or conic sections cannot be combinations of view-point-independent and viewpoint-dependent edges. Further, continuous-surface-normal depth discontinuities which project onto straight lines can be locally described by developable surfaces, and those which project onto conic sections can be locally described by nondevelopable quadric surfaces. Each of these quadric surfaces is determined up to four degrees-of-freedom by its projection     

海面透视图像的度量矫正方法

在海洋测绘中,通过图像矫正的方法估算出测量仪器的位置具有非常重要的意义。针对海面目标位置估算中的图像透视矫正问题,提出一种基于平面虚圆点图像的海面图像度量矫正方法。利用不同角度下照片中圆形特征物的图像计算出绝对二次曲线的图像;根据绝对二次曲线以及图像中的海平线辨认海平面虚圆点的图像;通过对与海平面虚圆点对偶的二次曲线的图像进行奇异值分解,获得海平面图像的度量矫正矩阵。在图像实验中,平面上的角度矫正误差小于1.3°,表明这种方法具有较好的矫正精度,能够满足多种海洋测绘作业的要求。     

The Absolute Line Quadric and Camera Autocalibration

We introduce a geometrical object providing the same information as the absolute conic: the absolute line quadric (ALQ). After the introduction of the necessary exterior algebra and Grassmannian geometry tools, we analyze the Grassmannian of lines of P from both the projective and Euclidean points of view. The exterior algebra setting allows then to introduce the ALQ as a quadric arising very naturally from the dual absolute quadric. We fully characterize the ALQ and provide clean relationships to solve the inverse problem, i.e., recovering the Euclidean structure of space from the ALQ. Finally we show how the ALQ turns out to be particularly suitable to address the Euclidean autocalibration of a set of cameras with square pixels and otherwise varying intrinsic parameters, providing new linear and non-linear algorithms for this problem. We also provide experimental results showing the good performance of the techniques. This work has been partly supported by the Comisión Interministerial de Ciencia y Tecnología (CICYT) of the Spanish Government.     

基于边界的二次曲面重建与分类

针对线框模型中二次曲面的重建,在面片边界回路确定的基础上提出了通过曲面片边界上9个点约束构建曲面方程的方法。先从回路中提取二次曲面片边界上顺次连接的3条曲线,并在这3条曲线上各取3点,形成9个对二次曲面方程系数的线性约束,再添加一个附加系数比例约束,确定二次曲面方程的全部10个系数。对退化二次曲面点约束缩减的情况,通过增加退化约束来补偿以求得精确解,同时也给出了一个求近似解的简化方案。最后对二次曲面的分类进行了讨论。实验结果表明该方法准确且高效。