单幅图像的三维重构视觉系统误差修正

基于改进两步法的标定思想,在三维重构中提出了一种新的视觉系统参数标定与镜头畸变修正方法。该方法利用图像中心附近点畸变量较小的性质,用中心附近点和全场视点对CCD相机和DLP投影仪的内外部参数标定和镜头畸变校正进行分离。标定过程中,所设计的带标准圆阵列的靶标和伪随机连续方形编码可以实现特征点的自动识别和匹配。实验证明,该方法能快速、方便地对视觉系统进行标定和畸变误差修正,提高了三维重构精度。     

机器视觉摄像机标定的一般正多边形方法

围绕机器视觉摄像机标定问题,该文将通常几种基于特定正多边形模型的标定方法拓展为一般正多边形模型的摄像机标定方法. 首先分析一般正多边形的平面几何性质,结合射影几何中的交比和调和共轭的性质计算正多边形各条边和正多边形内切圆心与切点连线方向的消失点. 利用消失点与光心的连线方向和形成消失点空间直线方向相同的性质建立线性方程组,从而求解摄像机内参数. 最后通过几个特定正多边形（正三角形、正四边形、正五边形、正六边形）模版的摄像机标定验证一般正多边形标定方法的正确性. 实验中还发现几种特定正多边形的摄像机标定精度不同,正五边形的标定精度最高,正四边形最低.     

一种大视场汇聚型双目立体视觉标定方法

双目摄像机汇聚型摆放易导致标记点出现散焦模糊和透视形变,使标记点定位出现偏差,在大视场环境下会引发不可忽视的标定误差,进而影响测量精度。为解决上述问题,提出了一种基于标记点定位偏差度加权的大视场汇聚型双目立体视觉标定方法。首先,利用靶标在摄像机坐标系下的位姿,计算标记点散焦模糊量和透视形变度;其次,根据标记点定位偏差度设置相应权重;最后,将标记点权重系数加入目标函数,引导标定参数优化。实验结果表明：在观测值为505 mm的情况下,该方法测距均方根误差和标准差可达0.809和0.290,不但有效提高了大视场汇聚型双目立体视觉标定精度,而且具有良好的稳定性。     

基于散焦图像的大视场立体视觉标定方法

针对传统大视场立体视觉标定方法存在操作不便、精度不高、稳定性差的问题,提出基于散焦图像的大视场立体视觉标定方法.首先,在立体视觉系统和大视场测量位置之间选定一个位置作为小视场散焦位置,利用在此位置处采集的靶标图像,实现摄像机内参标定;其次,利用大视场测量位置处采集的靶标图像,实现立体视觉外参标定;最后,通过实验室标定实验和直升机桨叶运动参数测量实验进行了验证.结果表明,该方法操作方便、精度高、稳定性好,在4.6 m×2.3 m的视场范围内,测量靶标上特征点间距为505.00 mm的两个点,平均误差为0.647 mm,均方根误差为0.780 mm,能够满足直升机桨叶运动参数测量的现场标定以及测量精度要求.     

视觉测量中一种平面标定新方法

测量用摄像机进行标定是视觉测量中的重要环节.在分析其他标定方法的基础上,提出基于平面的标定方法以及它的应用场合、精度分析等.此平面标定法完全能满足一般应用场合中快速、准确的测量要求,尤其适用于实时性要求较高的几何尺寸在线检测.当摄像机镜头畸变较小时,应用此线性标定方法可以达到与非线性标定同等的精度.     

用简单旋转装置实现三维相机多视角数据采集

提出一种用简单旋转装置实现单视角三维相机对物体进行多视角表面数据采集的方法.论述了基于这一方法的多视角三维相机的构造,旋转装置参数的标定,以及不同视角采集的物体表面三维数据直接通过相应的空间坐标变换关系对齐复位的方法;推导了关于旋转角度的空间坐标变换函数,分析了由旋转装置引入的多视角数据对齐复位的误差,最后给出了实例并进行了讨论.本方法构成的多视角三维相机将具有系统简单,采集过程无需附加操作和特殊要求,可确定的对齐复位精度以及全自动化的快速采集复位过程等特点.     

用简单旋转装置实现三维相机多视角数据采集

提出一种用简单旋转装置实现单视角三维相机对物体进行多视角表面数据采集的方法.论述了基于这一方法的多视角三维相机的构造,旋转装置参数的标定,以及不同视角采集的物体表面三维数据直接通过相应的空间坐标变换关系对齐复位的方法;推导了关于旋转角度的空间坐标变换函数,分析了由旋转装置引入的多视角数据对齐复位的误差,最后给出了实例并进行了讨论.本方法构成的多视角三维相机将具有系统简单,采集过程无需附加操作和特殊要求,可确定的对齐复位精度以及全自动化的快速采集复位过程等特点.     

三维建模流程的优化和简化

针对传统三维建模流程存在的延时问题,首先提出了一个三维建模流程优化方法.该方法主要从结构优化、模型优化这两个方面对整个建模流程进行优化.同时,为了克服三维建模流程中因分别对单个模型进行优化而耗时多,从而导致模型间优化的时间间隔较长的问题,又提出了一个新型层次模型简化算法,该算法不同于传统基于模型的优化算法之处在于它让简化算法贯穿在整个区域建模过程中,从而大大缩减了模型间优化的时间间隔.最后以联合站系统为例验证了所提三维建模流程优化和简化方法的优越性.     

视觉成像畸变的直线透视校正

针对视觉成像畸变,提出基于直线透视成像变形的畸变校正方法.无需任何预先参数,利用畸变曲线拟合逼近过中心的近似直线,通过两直线的交点求得图像对称中心.利用径向畸变的数学模型和参数分解的方法对变形量进行线性求解,求得的畸变因子代入成像过程,为最终理想线性透视模型的标定消除畸变对成像的影响.     

基于OpenCV的摄像机标定算法的设计与实现

本文针对基于视觉导航的无人驾驶汽车导航系统,提出一种基于OpenCV的传统摄像机标定方法实现摄像机标定算法.最后,通过测量标定板的顶点坐标来验证导航系统标定算法的精确度.实验结果表明,采用该标定算法测量系统的定位精度高,而且具有实用、简便、快速等优点.     

虚拟座舱系统地形显示算法视觉评价机制研究

主要讨论了基于视点地形模型的多分辨率表示机制、动态地形简化算法等问题,通过分析人眼视觉敏锐度模型,将凝视效应、动态视觉加入地形误差评价函数,提出的新算法可以有效地适应虚拟座舱系统的需求.算法在建立人眼模型模拟人眼特性时避开了复杂的生物学特性,视觉评价函数结构简单,计算量小,优化三维引擎同时代入的附加消耗很小.经实验验证算法是有效的.     

术前计划系统中CT造影图像的配准

肾脏术前计划系统首先需要实现肾脏CT造影信息的融合,实现该信息融合需要进行以肾脏为中心的腹部三维CT造影图像的配准.本文首先采用基于DDCM可形变模型的半自动分割方法从CT扫描图像中分割出肾脏轮廓线,然后对轮廓线进行重建得到肾脏的二值体数据,该二值体数据膨胀后与原CT扫描图像重建出的灰度体数据求交,即得到完全包含肾脏的灰度体数据,最后采用互信息最大化的方法对重建得到的肾脏体数据进行配准.本文分析了配准过程中初始化参数对局部极值产生的影响,并应用几何矩的性质进行参数初始化,避免陷入局部极值.实验结果表明,本文方法能够实现以肾脏为中心的术前CT造影图像的配准,并且配准的精度和速度能够满足实际应用的需要.     

力触觉增强的虚拟现实工厂系统

现有虚拟现实工厂只能依靠头戴式显示器和手柄进行单向的视、听觉虚拟操作，难以进行双向的沉浸式触觉交互。针对此问题，采用力反馈控制器设计了一种力触觉增强的虚拟现实工厂系统。以Unity3D为基础，采用3DMax对工厂内多类型工具和零部件进行三维视觉建模，并通过反射探针、光照探针等组件进行立体化视觉增强。在此基础上，为虚拟空间物体增加刚体、碰撞体、关节等组件，建立虚拟空间的触觉反馈模型，实现了力反馈控制器与虚拟空间物体的实时触觉交互。实验表明：系统可提供重力、摩擦力、恒力等多种力触觉感知，支持对20余种工具、零部件的触摸、抓取等触感操作，能感受模型、轮廓以及质量等物理属性，实现了虚拟工厂中“视触听”多维立体化的沉浸式操作。     

一种动态场景的三维重建方法

从图像恢复物体可见表面的三维形状简称3D重构,它是三维计算机视觉中重要研究方向．本文讨论变参数摄像机模型下动态场景的三维重构．主要实现场号中除存在平移运动的物体外,还至少存在三个以上的作独立（一般）刚体运动物体的三维重建．实验表明,本文所提的算法是可行的,并且具有一定的鲁棒性．     

基于线特征的增强现实注册算法

提出了基于线特征的增强现实系统注册算法实现框架,将复杂的增强现实无标志注册问题分解为特征提取、特征匹配、三维重建、虚实融合4个可操作的具体阶段,针对每个阶段的关键技术给出了相应的解决方法,为进行无标志点增强现实系统注册算法的研究提供了理论模型;利用从运动中恢复结构的技术,通过跟踪图像序列的线特征,实现了基于线特征的增强现实注册算法,实验结果验证了该方法的有效性.     

基于单片机数字集成电路参数测试仪的设计

本系统以PIC16F73为核心，利用A／D及D／A转换实现对数字集成门电路7404主要特性参数的全自动测定，同时还可通过双踪示波器直观地显示门电路的电压传输特性曲线，利用两片数字电位器可实现门电路的输入负载特性曲线．     

弧面凸轮多轴数控加工编程系统的研究

针对弧面凸轮的廓面特点,基于弧面凸轮廓面方程以及范成法和仿自由曲面法两种加工工艺,系统研究了弧面凸轮的多轴数控加工编程技术,包括弧面凸轮的实体造型、刀轨生成、加工过程实体仿真和数控程序串口通讯,特别是深入分析了两种数控工艺产生的编程误差.利用VC 、UG/API和MenuScript等语言研制建立了弧面凸轮的四轴和五轴数控加工编程系统.实例结果表明,开发的系统实现了高效快捷编制弧面凸轮的四轴和五轴复杂数控加工程序,为刀轨路径和刀具参数的优化提供了理论依据,奠定了弧面凸轮CAD/CAM/CNC集成系统的基础.