机器视觉导引系统中摄像机的标定方法

针对无人机(UAV)自主起飞与着陆机器视觉导引系统中摄像机的标定问题,讨论了标定摄像机内参数的重要意义,选定了包含畸变因素的摄像机透视投影模型。采用改进两步法进行摄像机内参数标定,结果中主要参数相对误差均小于1%,位置误差小于0.2像素,证明了所选择模型和标定方法的合理性。分析并验证了影响标定精度的因素,包括模型选择、图像拍摄质量和标定靶精度。针对机器视觉导引的应用条件,基本解决了准确、快速标定摄像机内参数的实际问题。     

基于非线性最优化的摄像机标定方法

提出了一种适用于CCD摄像机交汇测量系统的摄像机内、外参数标定方法。它将包含镜头畸变、光心误差等在内的摄像机内、外参数非线性标定模型转换为一个冗余测量情况下的非线性最优化问题,并通过先验信息设置各种约束条件来缩小最优化问题的收敛域,从而显著提高了标定的精度和稳定性。试验结果表明,在合适的测量几何条件下,采用该方法进行标定的双CCD摄像机交汇测量系统的定位精度可达毫米量级(1σ)。     

面向装配对接的双视觉测量试验系统优化标定方法

针对航空航天、轨道交通零部件装配对接测量与定位过程,为解决测量视场范围大、多种测量设备组合使用步骤烦琐等问题,对面向装配对接的双视觉测量系统标定方法进行了研究。通过构建双视觉测量系统模型,分析系统间各相机参数的关系,在单个双目系统中引入闭环约束,结合LM算法对单个双目系统中的相机参数进行优化,另外采用改进的EPnP算法对双视觉系统进行标定,并结合自行设计的双面一维靶标完成了双视觉系统的全局标定和坐标转换。模拟对接试验的结果表明,该优化标定算法在精度上优于传统算法,并在使用过程中简化测量步骤,提高测量效率。     

基于平面模板自由拍摄的双目立体测量系统的现场标定

 摄像机标定是基于光学摄像的立体测量技术中的一个十分重要的步骤，标定精度直接影响系统测量的精度和稳定性。本文提出并实现了一种简便易行的双目立体测量系统现场标定方法：利用一块特殊设计的具有不同大小圆形特征点的平面标定板，在无需控制任何运动参数的情况下，双目测量系统只需对标定板在不同角度自由拍摄一组图像即可方便地实现系统标定。该方法在已有单摄像机标定算法的基础上，加入对双摄像机相对位置和姿态的优化，同时考虑了镜头的非线性畸变，达到了较好的标定结果。另外，提出的图像点与其空间点的对应算法具有良好的稳定性，即使由于环境或摄像机摆放位置等因素的影响，一些标定板上的特征点不能被摄像机拍摄到，或者不能被正确识别时，仍然能进行标定工作。标定实验和系统标定后的三维重建结果验证了该方法的有效性。     

基于正弦/直线过载的惯性测量组合动态误差标定系统

为解决航天器惯性测量组合与过载相关的动态误差难以在地面精确标定的问题,提出并构建了一种基于正弦直线过载的惯性测量组合动态误差试验系统。利用该系统提供过载的正弦特性和直线往复运动的周期特性,结合惯性测量组合在正/负半周期内的脉冲输出,标定惯性测量组合动态误差。试验结果表明,采用该系统标定的惯性测量组合动态误差重复性、一致性好,是惯性测量组合动态误差的地面精确标定的一种有效手段。     

基于三坐标测量机的视觉测量系统

将三坐标测量机和视觉测量系统相结合,提出针对大型物体的快速非接触测量方法,得到逆向工程所需的点云数据,最终实现快速成型。     

双目视觉系统的立体标定与校正

双目视觉系统的立体标定与校正是立体视觉的重要环节,也是研究的关键领域。本文简述了图像、摄像机坐标系和世界坐标系及其相互之间的关系,给出了摄像机标定、立体标定与校正的基本原理;在完成单个摄像机标定的基础上进行了立体标定,并应用Bouguet算法进实现了双目视觉系统的立体校正,得到了双目视觉系统的重要参数旋转矩阵与平移向量,并将双目视觉系统校正为数学意义上的前向平行对准结构。     

融合视觉与力觉的卫星装配误差在线测量与补偿方法

针对机器人卫星装配阶段舱板与主框架装配精度低、装配干涉力过大的问题,提出了一种融合视觉与力觉的卫星装配误差在线测量与补偿方法。利用视觉检测装置建立卫星舱板与主框架装配误差在线测量系统,并完成了双目标定、机器人手眼标定、其他部件相对位姿的标定,提出了卫星舱板与主框架装配误差补偿控制方法,实现了装配误差实时测量与精确补偿;同时,通过力觉检测装置完成了机器人末端负载辨识与重力补偿,实时测量卫星舱板与主框架装配干涉力,实现了卫星柔性装配。试验结果表明,采用融合视觉与力觉的卫星装配误差在线测量与补偿方法后,卫星舱板与主框架装配误差控制在0.2 mm以内,装配干涉力小于50 N,满足了卫星装配的精度需求,证明本文所提方法的有效性和稳定性。     

红外焦平面成像探测辐射特性测量标定方法研究

介绍了适用于红外焦平面成像探测辐射特性测量的3种典型标定方案,推导了3种方案对应的单像元辐射通量公式,并在此基础上分析了3种方案对黑体温度的需求。对3种方案的优缺点进行了综合比较,对特殊应用场合的标定方案提出了建议。     

一种非接触式双目视觉系统结构参数测量方法

双目视觉系统的设计与精度分析都需要精确的系统结构参数,但普通的测量手段难以胜任。为解决该问题,提出了一种基于摄像机标定的非接触测量方法,以实现结构参数的测量。首先,在研究双目视觉系统精度的基础上给出了双目视觉系统设计和精度分析所涉及的结构参数;然后,在理论上推导了通过摄像机标定的系统外参数与统结构参数的之间的关系;最后,通过标定实验在计算机中解算出了双目系统的外参数,进而测量了双目视觉系统的结构参数,获得了比较精确的系统结构参数。     

摄像机标定研究

目前,摄像机标定是计算机视觉领域中的研究热点之一,其目的是通过摄像机拍摄的单幅或多幅图像来确定摄像机的参数模型,进而获得摄像机的各项参数,在机器人导航、三维重建、生物医疗、虚拟现实、视觉监控、视觉伺服等领域均有广泛的应用前景。本文综述了传统标定方法,自标定方法和基于主动视觉的标定方法的研究现状,对其优缺点作出评价并指出发展方向。     

基于神经网络的体视PIV空间标定模型

体视粒子图像测速（SPIV）中的空间标定精度对SPIV的测试结果精度有较大影响。为研究标定模型对输入误差的处理能力,定义了一个无量纲参数——误差衰减系数,来评判空间标定模型对误差的响应。在此基础上针对SPIV两相机空间标定的误差产生和传播特性,发展了一种基于神经网络的且具有联合标定能力的SPIV空间标定模型。使用仿真实验手段,证实了该神经网络模型在很大的参数空间内均具有对输入误差的抑制能力,而传统的多项式模型或小孔模型并不具备这一能力;此外,神经网络模型在高光学畸变情况下的表现也优于多项式模型及小孔模型。因此,神经网络具备替换传统空间标定模型的能力,有助于提高SPIV的测量精度。最后在实验中证实了神经网络标定模型的空间定位误差仅为传统模型的1/4。     

基于立体视觉的大型客机障碍物探测

为了提高大型客机在低能见度天气下场面滑行时的安全性,提出了一种采用热成像仪进行障碍物探测和识别的系统。对客机前方景物进行热成像,用改进的机器立体视觉算法计算目标距离,使用模糊逻辑融合位置信息识别障碍物。实验表明提出的系统能探测和识别场面上的主要障碍物。     

风洞模型位移视频测量的相机标定

相机的制造和装配误差难以完全消除,导致相机的光学系统存在不同程度的非线性光学畸变现象,故相机标定对确保风洞模型位移视频测量的精度至关重要。针对1m。以上的台阶标定块制造成本高、维护困难,提出基于距离标尺的相机标定方法,推导包含非线性畸变模型的共线方程,建立适应中国大尺寸风洞的低成本相机标定系统,确保模型位移视频测量相机的自校正精度。2m超声速风洞的某跨大气层飞机测力试验中,采用该方法校正DALSAe相机后,各阶梯迎角测量精度以≤0．00772。（达到高速风洞测力试验迎角精度的先进指标）,因此具有实用价值。     

单目机器视觉测距技术在无人机自动着舰中的应用

介绍了机器视觉的概念，探讨了机载单目机器视觉在无人机自动着舰方案中的应用。在对前方舰艇进行快速探测以及对摄像机进行预先标定的基础上，本文利用机器视觉理论与方法，以及摄像机内部参数和透视投影几何关系，计算无人机与前方舰艇相对距离。最后展望了机器视觉的发展及应用前景。     

基于虚拟载荷校准试验的襟翼曲柄测载方法

飞行载荷测量是验证飞机结构完整性,完成飞机定型必需的试验项目。基于应变法的飞行载荷测量方法通过地面校准试验构建应变与加载载荷之间的对应关系,然后将飞行实测应变代入载荷模型求得飞行载荷。某型飞机襟翼驱动曲柄几何外形不规则,具有轴向弯折、截面非对称等特点,载荷测量存在困难。基于该襟翼驱动曲柄的运动机理及襟翼操纵机构的传力路径研究,对曲柄进行受力分析,提出曲柄载荷测量方法,并利用虚拟载荷校准试验的手段对本方法进行验证。结果表明,本文方法是正确、有效的。     

一种经济型测量传声器的改装、校准及应用

基于一种消费电子类的麦克风设计改装了一种经济型测量传声器,并设计了校准实验装置对其进行校准.对校准实验装置的可靠性进行了验证,利用该装置对自制传声器的幅值、相位进行了校准,将校准后的传声器安装在实验室的流管实验装置上进行测量,并和B&K(Bruel&Kjaer)公司的4938型传声器同样条件下的测量结果进行比较,对比结果显示自制传声器经过校准以后可以作为测量传声器应用.      

在线实时工件测长系统开发

在线实时工件测长系统是将数字图像处理技术与在线图像检测技术应用于工业生产现场的一个典型实例，系统中采用光学摄像机采集工件图像信息，应用图像增强、边缘检测、图像识别等数字图像处理技术对所采集到的图像信息进行处理识别，实现了在远距离条件下以非接触方式对生产线上的工件进行实时长度测量，并实现了对测量结果的显示、记录及传送。大量实验表明，在线实时工件测长系统能够准确地进行在线工件全天候测长，保证了检测的客观性和真实性。此外，系统还具有耐高温耐污染的特点，适合于工业现场的环境。