一种新的基于结构光的三维视学系统标定方法

在视觉系统的标定中，确定三维空间点与图象上对应点所组成的样本点对 挫 标是问题的关键，为提高样本点的定位精度，通常采用棋盘格形状的图案，取其中的交点作为样本点，但在应用平面结构光的三维视觉系统中，样本又必须在结构光平面中，无法应用上述方法，使得样本点的定位很困难，为了解决这一问题，我们提出了一种新的标定方法，该方法利用交比不变性原理，借助一块特殊设计的标定块，可以方便准确地确定样本点的位置。     

基于三线结构光的相机平面标定方法研究

相机标定技术是结构光三维视觉测量的关键技术之一,结构光测量系统的相机标定的精度对三维测量的精度有很大影响;首先对三线结构光系统图的相机标定方法进行了分析,简单介绍了工业相机成像的几何模型及标定的原理;其次利用Harris角点检测方法提取特征点坐标,并选用了BP神经网络来校正工业相机的畸变模型,以提高标定算法的优化速度和标定精度;最后采用张正友的平面标定法对校正后的摄像机模型进行标定实验,由实验结果知,该方法具有一定的准确性和有效性,在一定误差范围内,基于神经网络畸变校正的张正友相机标定能够有效提高视觉检测的精度。     

视觉测量中光平面的标定方法研究

讨论了基于视觉的激光扫描测量中,光平面的直接标定方法。为了进一步提高系统的测量精度,在研究了投影矩阵与坐标变换关系的基础上提出了一种光平面的间接标定法,利用标定靶平面所确定的约束关系,通过投影矩阵求解光条上特征点的世界坐标,再建立超定方程组求解光平面的法向量。该方法提高了光平面的标定精度,进而提高了三维重建的精度。最后通过实例对两种标定方法在三维重建中的精度进行了比较。     

基于机器人系统的线结构光视觉传感器标定新方法

在总结了已有线结构光视觉传感器标定方法的基础上,提出了一种应用机器人系统对线结构光视觉传感器进行标定的新方法。借助于一维光平面对准特殊设计的圆阵列平面标靶,实现对标定特征点的获取,不需要额外对光平面进行标定。在此基础上,还提出以线性化的两步标定方法来求解传感器模型参数,完成了线结构光视觉传感器的标定。该方法操作简单、效率高。实验结果证明:该方法切实可行,测量精度优于0.06mm。     

基于投影二维平面靶标的投影仪现场标定方法研究

投影仪的标定是结构光三维视觉测量系统应用的基础。提出了一种利用投影二维平面靶标对投影仪进行现场标定的新方法。与传统的投影仪标定相比,该方法不需要精密的标定设备,提高了标定精度,简化了标定过程,能够满足现场不断变换的要求。实验证明:该标定方法获得的结果较准确,方法简便易行,能够满足现场不断变化的测量需求。     

结构光视觉传感器现场标定几何法研究

与基于交比不变性求解特征点坐标来标定激光平面的方法不同,本文提出了一种可适用于未知环境的线结构光三维视觉传感器现场标定的新方法,该方法只需简单几何知识,就可直接利用几何方法实现快速标定。通过拍摄一个与线结构光相交并以不同姿态随机自由移动的平面靶标的图像(至少三幅),就可同时实现三维视觉传感器CCD和激光平面的快速标定。该方法方便,快捷,简单,可实现自动化,标定精度高。实验结果证明了该方法的方便和有效性。     

基于平面的便携式结构光系统柔性标定方法

对于便携式结构光系统, 该系统必须适合方便使用. 因此, 针对该系统的标定方法也必须采用方便且便宜的设备, 诸如具有两个或三个正交平面或者需要额外固定措施的一些设备则不宜采用. 同时针对快速三维获取的目的, 应该采用估计便携式结构光系统投影矩阵的方法. 本文针对便携式结构光系统的上述应用需求, 提出了一种基于平面的便携式结构光系统柔性标定方法. 该方法需要一个标定模板和一个参考模板. 标定模板被固定在一个平面上, 而参考模板则通过LCD投影仪被投射到该平面上. 通过交比和极几何约束, 可以获得分别对投影仪和相机的世界坐标系和图像坐标系的点对应坐标. 通过这些点对应坐标, 即可完成整个系统的标定. 实验结果表明该方法具有很高的准确性和鲁棒性．     

结构光与双目视觉相结合的三维测量

在三维测量技术中,传统的双目立体视觉方法计算量大,对没有明显特征的图像,匹配精度较低。本文将基于结构光的三维测量技术与双目成像技术相结合,解决了特征点搜索的困难,提高了测量的精度。与传统结构光成像技术相比,采用常规的双相机立体标定,不需要进行投影仪标定,降低了系统的复杂性,提升了系统的可操作性和灵活性。最后,运用该技术进行三维测量实验,测量结果表明了该技术的可行性。     

基于二进制编码结构光测量系统的标定方法

针对基于二进制编码结构光的三维形貌测量系统,利用交比投影不变原理,提出了一种可同时标定摄像机模型参数与投影光平面方程参数的方法。另外,为了克服原系统只能求取部分光平面方程的缺点,利用靶标坐标系与摄像机坐标系之间的约束关系,提出了一种间接标定光平面一般方程的方法。本文阐述了该测量系统的测量原理,提出了标定方案,给出标定结果。实验结果验证了理论分析的正确性和应用的可行性。     

基于十字线结构光视觉测量系统

为了将线结构光视觉测量原理应用于零件二维轮廓的同时检测，文中使用了十字线激光器作为结构光投射器，它将在空间中形成相互垂直的两个光平面，配置一个CCD相机就组成了一个十字线结构光视觉测量系统。基于计算机视觉技术，文中重点介绍了该视觉测量系统的标定参数及方法，利用光平面的共面性推导了系统的测量原理，建立了两个光平面相应的数学模型，并用其实现了对零件的非接触二维轮廓曲线的测量，验证了模型的正确性和可行性，且方便快捷。     

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。     

结构光视觉引导的轨迹跟踪系统的标定技术

为实现机械臂对工业现场三维特征点的跟踪,提出一种基于结构光视觉,六轴机械臂的整体标定方法。利用自制平面靶标求取单映射矩阵,根据张正友标定方法标定相机内参以及对应外参,利用LM算法优化参数,根据激光光条在靶标平面的参数方程和对应的外参标定出激光光平面在相机坐标系下的平面方程,通过求解[AX=XB]方程得到相机坐标系与机械臂末端坐标系的齐次变换矩阵[X],并对特定位姿下的工件偏移进行修正。实际测试表明：静态跟踪误差在±1.2 mm,满足工业现场应用要求。     

基于参考像面法的CCD摄像机标定新技术

摄像机标定是计算机视觉检测中必不可少的步骤.在现有的摄像机参数标定算法中,纯线性算法标定速度快,但标定精度不是很高;相反如采用非线性搜索算法,标定精度高,但存在标定速度慢以及会出现不收敛现象.通过对现有线性标定算法的研究,提出一种既考虑摄像机的径向和切向畸变,又能实现全线性化求解的全新标定算法--参考像面法.经验证该方法标定速度快、精度较高、算法健壮,适用于大型视觉系统多摄像机的快速标定.     

Segment Based Camera Calibration

The basic idea of calibrating a camera system in previous approaches is to determine camera parmeters by using a set of known 3D points as calibration reference.In this paper,we present a method of camera calibration in whih camera parameters are determined by a set of 3D lines.A set of constraints is derived on camea parameters in terms of perspective line mapping.Form these constraints,the same perspective transformation matrix as that for point mapping can be computed linearly.The minimum number of calibration lines is 6.This result generalizes that of Liu,Huang and Faugeras^[12] for camera location determination in which at least 8 line correspondences are required for linear computation of camera location.Since line segments in an image can be located easily and more accurately than points,the use of lines as calibration reference tends to ease the computation in inage preprocessing and to improve calibration accuracy.Experimental results on the calibration along with stereo reconstruction are reported.     

光栅投影式3维照相系统中光栅投影仪的标定

提出了一种光栅投影式立体照相系统中光栅投影平面的标定方法。将光栅投影到已知目标平面,通过数字摄影得到光栅平面与目标平面相交的光栅图像。根据光栅图像记录的信息,在每条交线上提取两点,作为对应光栅平面拟合用的两点。按一定规律移动目标平面,即可得到每个光栅平面上若干对点。利用最小二乘法分别拟合出每个光栅平面的空间平面方程。     

基于单目视觉几何构建的三维扫描系统

为构建基于单目视觉的快速便捷式三维扫描系统,提出一种高精度的单目视觉几何投影的场景建模方法,并开发一种低成本高精度的三维扫描系统。首先,获取平面标定点的图像坐标,经投影变换将其转换为摄像坐标系下的三维空间位置坐标,分别建立平移台面和底座的三维空间平面方程;其次,通过移动平移台面求取同名标定点的空间坐标,求解平移台面的平移向量,并通过落在平移台面和底座上的激光线条求解激光平面;最后,提取图像中的激光光条中心点并将其变换为物体表面的三维点云数据。实验结果表明,投影变换求得的平面方程误差小于0．2％,扫描结果误差低于0．05mm。     

Short-Baseline Binocular Vision System for a Humanoid Ping-Pong Robot

We develop a short-baseline vision system for a humanoid ping-pong robot. The vision system can provide four-dimensional space-time information and can predict the future trajectory of a ball. Short baseline poses special challenges for achieving sufficient 3-D reconstruction and prediction accuracy within limited processing time. We propose two algorithms including direct calibration of projection matrix and Gaussian-fitting based ball-center location to guarantee the 3-D reconstruction accuracy; we propose algorithm of five-point based ball representation and utilize the constraint of ball detecting region to guarantee the processing speed; we also propose algorithm of smoothing-based trajectory prediction to improve the prediction accuracy. Experimental results show the accuracy and the speed of our vision system can meet the requirements of a humanoid ping-pong robot.