基于全局代价函数优化的立体标定方法

提出了一种基于全局代价函数的立体标定方法.以张正友的单日摄像机标定算法为基础,同时选择合适的径向畸变模型,将左右摄像机的内参数、摄像机与标定板之间的外参数、镜头畸变系数,以及两个摄像机之间的外参数标定相互融合,使用一种约束性更强的全局代价函数作为优化目标进行非线性优化,经过一次优化便可以得到立体视觉系统中的摄像机参数.与通常的立体标定方法相比,该方法在目标函数中引入了左右摄像机之间外参数保持不变这一约束条件,从而使得重投影残差更小、标定精度更高,并且整个算法具有更强的鲁棒性.对比实验结果证明,这种基于全局代价函数优化的标定方法具有精度高、标定结果稳定等优点.     

摄像机标定的棋盘格模板的改进和自动识别

为了克服在摄像机标定过程中需要使用者给出标定模板的附加信息,或全自动标定点识别算法在遮挡、不均匀照明、大视角和摄像机镜头畸变情况下不能检测出标定点的缺点,提出一种改进的基于基准点标记的棋盘格模板以及相应的全自动识别算法.新的摄像机标定模板以基准点标记代替传统棋盘格的黑白方块,从而使全自动识别算法识别出标记的位置.利用模板中标记按照标记ID从小到大的顺序排列的先验知识,估计丢失的标定点位置.为了提高丢失标定点在图像中初始位置的估计,算法估计径向畸变参数,从而克服了畸变对识别的影响.为了提高标定点的定位精度,利用高精度的鞍点检测器,从而标定点的定位精度小于0.05像素.为了检测鞍点的有效性,算法提出2种滤波准则,最终得到有效的标定点.识别算法是有效的且不需要任何参数.实验结果表明,对于同样的摄像机和背景,使用改进的棋盘格模板及其识别算法获得的标定点进行摄像机标定的投影误差比ARTag减少70％.     

基于非量测畸变校正的摄像机标定方法

为了保证镜头畸变系数标定的一致性和简化视觉测量中摄像机的在线标定过程,建立畸变分离的摄像机模型,提出基于非量测畸变校正的摄像机线性标定方法。基于共线点的透视投影不变性,采用大量共线特征点对定焦镜头的畸变参数进行一次标定,摄像机内部参数可以由校正畸变后的特征点进行线性标定。该方法将畸变参数从摄像机模型中分离出来,不需要将畸变参数纳入到摄像机模型中进行多次重复标定。试验结果表明,畸变分离摄像机模型很好地符合了定焦摄像机的成像规律,基于非量测畸变的摄像机参数线性标定方法与传统的非线性优化标定方法的标定精度相当,标定速度提高近3倍,对于简化摄像机标定过程,提高视觉测量的便捷性,拓宽机器视觉的工程应用具有重要意义。     

一种考虑畸变的摄像机线性标定方法

大多数摄像机标定研究侧重于用多幅图像、结合优化算法以提高精度,未能在线性标定阶段进行改善.分析了经典Faugeras线性标定方法存在的问题,提出了一种新型的摄像机线性标定方法.新方法充分考虑摄像机的特性,把图像中心作为主点位置,同时将与横、纵坐标分别相关的参数分开求解;而后将剩余参数进行混合求解,最后考虑畸变进行线性优化,得到畸变系数.新方法避免了传统方法将所有参数过早混合求解的弊端,是精度提高的关键,同时新方法也考虑畸变纠正,在线性标定阶段实现了精度的尽可能提升.实验结果表明,提出的线性标定法相比于经典Faugeras方法有了很大提升,在线性标定阶段测试点的反投影像素误差可控制在2个像素以内,为后期的非线性优化提供优良初值.     

基于机器视觉检测的摄像机快速标定与误差分析

为了提高引线键合机中机器视觉检测子系统中的测量精度和效率,必须对摄像机镜头进行畸变矫正,提出一种基于畸变矫正的摄像机快速标定算法并对该算法的误差进行分析。该算法采用一阶径向畸变模型进行摄像机标定,算法中将复杂的非线性问题转化为线性问题进行参数求解,并且逆向求解了标定块上的空间特征点坐标,进而计算误差。试验验证,标定误差精度为4.26‰,减少了算法的时间复杂度,并且更准确的计算误差,同时本套算法还可用于其它有图像畸变的场合进行误差评定,因此具有较高的实用价值。     

任意方向下的摄像机镜头畸变标定

在深入研究摄像机透视投影几何与摄像机径向畸变模型后,分析了平面上一条二次曲线与两条直线的关系,利用液晶显示器的动态刷新功能,在提出用于在任意方向下标定摄像机镜头畸变的标定板的基础上,提出了一种独立于摄像机内外参数标定的在任意方向下标定摄像机镜头畸变的方法。仿真实验中,按照径向畸变模型设计的畸变椭圆实验反求得到的理想椭圆与按照透视投影规律得到的理想椭圆具有很高的重合度。实物实验也表明本文的方法能够在任意方向下较为准确的求解摄像机镜头畸变参数。该方法可以应用于摄像机参数标定之前,消除标定过程当中镜头畸变对摄像机内外参数的耦合影响。     

摄像机标定及恢复目标点世界坐标的一种方法

实现了利用径向排列约束(RAC)的摄像机标定算法,成功标定单目摄像机的内部参数和外部参数.算法利用了成像过程中的RAC分解摄像机参数,提出了带有一阶径向畸变的摄像机模型,利用合理组织的求解次序使得每一步参数的求解都只须求解线性方程组.在此基础上提出了一种恢复目标物体在世界坐标系中的三维坐标的方法,为实现对目标物体位置的快速判断和跟踪提供了有力的前提.     

智能空间中基于畸变矫正的改进视觉标定

为了解决智能空间中机器人环境建模时的视觉标定,提出了一种基于几何畸变矫正的改进标定算法.首先对模板图像进行阈值分割和循环腐蚀等预处理;然后利用改进Harris算法进行角点提取;再基于非线性最优和立方卷积插值来矫正畸变图形;最后在此基础上实现摄像机标定.     

一种基于OpenCV和Tsai的摄像机两步标定新方法

为实现成形加工系统中摄像机标定技术,对开放计算机视觉函数库OpenCV进行了分析。在Tsai方法基础上,结合传统摄像机标定原理,充分考虑了透镜的径向畸变和切向畸变影响及求解算法,给出了一种适应于成形加工的MVS摄像机标定新方法。实验结果表明,该算法不仅具有良好的跨平台移植性,而且提高了标定精度和计算效率,能高效地获得相应的标定参数,可以满足一般成形加工中机器视觉系统的需要。     

可变精度的神经网络摄像机标定法

提出了一种提高摄像机标定精度的方法.通过摄像机径向畸变模型,建立根据畸变严重程度自动改变区域划分数目的方法,对远离图像中心畸变程度严重的区域,划分细密;而靠近图像中心畸变轻微的区域,划分粗疏.通过对摄像机径向畸变区域进行划分,并且对每个畸变区域的像素进行单独的处理,构造相应的神经网络,得到整个畸变区域的处理结果,并对于不同的划分结果进行比较分析.分析比较得出:采用可变精度的神经网络摄像机标定法,可以大幅度提高标定的精度,划分数目越多,标定的精度越高,实验中识别率最高可达到99.45%.     

Kinematic parameter calibration method for industrial robot manipulator using the relative position

A new calibration method for industrial robot system calibration on a manufacturing floor is presented in this paper. To calibrate the robot system, a laser sensor to measure the distance between robot tool and measurement surface is attached to the robot end-effector and a grid is established in the floor. Given two position command pulses for a robot manipulator and using the position difference between two command pulses, the relative position measurement calibration method will find the real robot kinematic parameters. The procedures developed have been applied to an industrial robot. Finally, the effects of the models used to calibrate the robot are discussed. This calibration method represents an effective, low cost and feasible technique for the industrial robot calibration in lab. projects and industrial environments.     

采用三向光纤照明成像的三维微结构观测系统

为弥补普通光学显微镜照明系统的不足,针对一般三维微结构的显微成像,提出并设计了一个可实现实时调节的三向光纤照明成像观测系统.系统采用计算机、D/A卡、驱动电路等硬件以及自主研制的控制软件,实现对任一光源的光强进行稳定连续的实时调节.通过自主设计的机械结构将光源、光纤、耦合头以及显微镜连接为一整体,实现光束入射方向、入射角和入射距离的任意调节.与通常的底部透射光照明系统进行实验比较,成像质量显著提高,不仅可以清晰观察目标对像的表面结构,还能得到立体感强的三维图像.针对面阵CCD显微测量系统的标定和标定误差问题,提出了螺旋微缝标定法.将螺旋测微计两铁钻形成的微缝作为标定的样本,配以适当的观测手段和计算方法,有效地消除或减小了各种误差,提高了系统的标定精度.通过系统标定和测量比较,系统的标定精度达到±0.0015μm,测量精度达到±1μm.实验结果表明,螺旋微缝标定法可以基本满足CCD测量系统标定的要求.     

一种基于棋盘格的高精度分区域相机标定方法

在视觉测量系统中,相机的标定精度至关重要,将影响整个测量系统的精度。针对现有相机标定方法难以兼顾精度和操作复杂度的问题,本文提出了一种基于棋盘格的高精度分区域相机标定方法。首先,将棋盘格置于不同位置,提取不同位置角点的世界坐标和像素坐标,对所有角点用线性变换和非线性最优算法求解出全局标定参数。然后,将角点分为中间区域角点和边缘区域角点,对两区域角点分别标定得到两组分区域标定参数。标定实验结果表明：与全局标定法相比,分区域标定法的图像平均投影误差至少降低16%。该方法操作简单,精度高,可以很好的应用于工业视觉检测。     

风云三号气象卫星接收天线的安装与标校

作为中国新一代极轨气象卫星的接收天线需要有足够的标校精度。天线座的安装与轴系精度直接影响到天线对卫星的捕获与跟踪性能。本文介绍风云三号气象卫星接收天线的安装与标校方法,并以实际接收进行检验。检验结果表明：此类安装与标校方法满足技术指标要求。     

一种结合 TCP 标定的深度相机手眼标定方法

手眼标定是机器人实现视觉引导下精准作业中的关键技术。传统手眼标定和机器人工具中心点(TCP)标定分开进行,存在较大累积误差,同时针对深度相机的手眼标定存在精度不足的缺点。本文提出了一种结合TCP标定过程同步标定深度相机手眼关系的新方法。方法基于深度相机观测和TCP标定相同的标定平面,相机坐标系下标定平面方程和机械臂坐标系下标定平面方程为对应关系,通过平面方程之间的变换来计算手眼关系。本文方法减少了TCP和手眼关系独立标定累积误差影响,节约标定时间和标定件成本。仿真和实测结果表明,本文方法提高了深度相机手眼标定精度,标定后实测位置误差平均为0.2 mm,为机器人视觉控制系统高精度作业所需标定提供了一种新的思路。     

非接触式测量机器人的自标定研究

介绍了一种新型的测量机器人.该系统以串联机械手作为主体,激光位移传感器为测量探针,对球壳类、回转类部件的几何尺寸、表面缺陷进行非接触、高精度测量.针对该测量系统的特点,提出了一种新的自标定方法来识别机器人的运动学参数,并设计了专用的实物基准.该方法将机器人相对于基坐标系的关节位移分成两部分:相对于参考位形的关节位移和参考位形相对于基坐标系的关节位移,将后者和其它常值参数引入到误差模型.使用该方法不需要测量机器人相对于基坐标系的关节变量的值,不需要外部的测量系统,简便易行.仿真和实验均证明该方法是可行的.     

一种基于非均匀目标的空间相机平场定标方法

平场定标是空间相机研制过程中必不可少的定标项目。目前,普遍使用均匀照明目标进行空间相机的平场定标,而该方法由于依赖于目标的均匀性,其应用存在一些缺陷。提出了一种基于非均匀目标的平场定标方法,摆脱了对目标均匀性的依赖,具有实际应用价值。首先,基于多幅非均匀目标图像像元灰度的相关性,建立了相机像面响应度分布计算模型;采用最小二乘迭代法对该模型进行了求解,并编写程序进行仿真验证,验证结果表明,在图像信噪比高于25dB的情况下该方法定标精度优于0.5%;最后,根据该方法的特点,给出了实际定标试验的操作流程。     

加速度传感器互易校准的新方法

在传统的加速度传感器互易校准的基础上,提出了一种新的互易校准方法,该方法采用任意激励方式取灵敏度比γ1,从而大大地降低了传统互易校准方法对计量设备与校准技术的要求,而该方法可方便地推广应用于一般工程单位或工程现场。     

机动雷达标定方法的研究

介绍了地面机动雷达标定的概念和机动雷达经典的标定方法。文中提出了一种新颖的、更为科学的标定方法,并对之进行了深入的探讨。     

基于超声波测距的TCP标定方法研究

在使用机器人的过程中,TCP标定是不可避免的环节之一,而且标定精度直接影响机器人的定位精度。传统的标定方法需要人工多次校准,效率低,精度差。针对此情况,提出一种基于超声波测距的TCP标定方法,利用超声波测距技术和坐标变换方法进行快速、准确地TCP值标定。该方法有效避免了人工校准带来的误差,通过实验证明该方法有效可行。