双目视觉测量系统的标定及3维测量

针对结构光形位公差视觉测量系统,提出了一阶径向畸变的摄像机成像模型和标定方法,并对传统的直接线性变换(DLT变换)标定算法做了些改进。即先针对没有畸变的线性模型,利用传统的标定算法,解线性超定方程组求解摄像机的全部参数,再针对引入一阶径向畸变的成像模型,以线性模型的参数为初值,通过非线性迭代优化摄像机的图像中心,等效焦距,倾斜因子,畸变系数等内部参数。实验结果表明,该方法无需预标定,精度适中,是相对简单实用的标定方法。     

一种摄像机和3维激光雷达外部参数最大似然估计的标定算法

提出了摄像机和激光雷达外部参数的最大似然估计算法.本算法在计算摄像机和3维激光雷达坐标系转换的旋转矩阵时,考虑了各参数初值的误差情况,根据方差的大小为参数初值赋予相应的权值,使误差大的初值具有较小的权重,而误差小的初值具有较大的权重,从而使参数初值的误差对标定结果的影响能够一致.在此基础上求解旋转矩阵的最大似然估计值,...     

局部双目视差回归的目标距离估计

目的 双目视觉是目标距离估计问题的一个很好的解决方案。现有的双目目标距离估计方法存在估计精度较低或数据准备较繁琐的问题,为此需要一个可以兼顾精度和数据准备便利性的双目目标距离估计算法。方法 提出一个基于R-CNN（region convolutional neural network）结构的网络,该网络可以实现同时进行目标检测与目标距离估计。双目图像输入网络后,通过主干网络提取特征,通过双目候选框提取网络以同时得到左右图像中相同目标的包围框,将成对的目标框内的局部特征输入目标视差估计分支以估计目标的距离。为了同时得到左右图像中相同目标的包围框,使用双目候选框提取网络代替原有的候选框提取网络,并提出了双目包围框分支以同时进行双目包围框的回归;为了提升视差估计的精度,借鉴双目视差图估计网络的结构,提出了一个基于组相关和3维卷积的视差估计分支。结果 在KITTI（Karlsruhe Institute of Technology and Toyota Technological Institute）数据集上进行验证实验,与同类算法比较,本文算法平均相对误差值约为3.2%,远小于基于双目视差图估计算法（11.3%）,与基于3维目标检测的算法接近（约为3.9%）。另外,提出的视差估计分支改进对精度有明显的提升效果,平均相对误差值从5.1%下降到3.2%。通过在另外采集并标注的行人监控数据集上进行类似实验,实验结果平均相对误差值约为4.6%,表明本文方法可以有效应用于监控场景。结论 提出的双目目标距离估计网络结合了目标检测与双目视差估计的优势,具有较高的精度。该网络可以有效运用于车载相机及监控场景,并有希望运用于其他安装有双目相机的场景。     

基于标记点丢失的多幅自标定图像的3维重建和相机姿态恢复

为了对标记点丢失的多幅自标定图像进行精确重建，提出了一种基于标记点丢失的多幅自标定图像的3维重建和相机姿态恢复的方法。该方法与原来方法的不同之处在于，该方法是利用标记点（编码点和非编码点）的方式，即用编码点进行单CCD相机的自标定和姿态恢复，而用非编码点进行3维点的3维重建。该方法有以下3个主要特点：（1）由于该方法采用了标记点的自动识别匹配，所以避免了手工交互选择图像点对（point correspondences）费工费时的问题；（2）由于标记点匹配精确，提高了3维点的重建精度，故符合工程要求；（3）由于噪音对标记点的像点影响较小，因此该方法比以前的方法具有更好的鲁棒性。实验结果表明，利用该方法产生的3维重建点精确可靠，能够满足逆向工程等应用的要求。     

基于手绘轮廓的3维服饰模型生成

为了满足虚拟角色交互式服饰设计的需要,提出了一种基于手绘轮廓的3维服饰模型生成方法,该方法的主要特点在于以下3个方面：一是通过限定距离场的方向(仅考虑z轴方向)来建立3维人体模型的参考模型,从而简化了距离场计算;二是利用手绘服饰轮廓与人体投影轮廓间的相对位置关系来生成服饰网格,以实现2维草图向3维服饰的有效映射;三是根据服饰网格点与人体模型上网格点间的对应关系来生成3维服饰模型,确保了服饰宽松部分的有效生成。实验结果表明,该方法能够从2维服饰轮廓实时生成符合人体表面形状的3维服饰模型。     

摄影测量系统的高精度标定与修正

介绍了目前国内外较常用的一些摄象机镜头标定与修正的方法,对其优缺点进行了分析,而后根据透镜成象机理,提出了新的误差修正与标定模型,并采用一种隔离的三步法进行求解.该方法能较全面地对摄象机系统进行标定和误差修正,且具有很好的稳定性与精度.     

基于二维Otsu阈值修正的图像分割新方法

首先采用对二维直方图斜分割和查表的方法,解决了传统二维Otsu方法分割图像计算耗时,难以实时实现的缺点。其次基于灰度统计的思想,针对二维Otsu法处理小目标图像难以实现正确分割的缺点,提出了一种在实现过程中采用迭代的阈值修正新方法。最后设计了一种新型滤波器对分割后的图像进行滤波降噪处理。实验结果表明,阈值修正后的二维Otsu改进算法对小目标图像分割效果明显,而且新型滤波器对滤除散布在目标与背景中的噪声非常有效。将阈值修正法和新型滤波器结合使用,不仅快速,而且准确,取得了良好的分割效果。     

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。     

基于雷达复杂1维距离数据的3维重建算法

基于刚体目标3维运动过程中的几何不变性,可以利用目标上多个散射点在单天线雷达1维距离像序列中的1维距离数据,重建出目标未知的3维结构和运动路径。针对此1维到3维的几何重构问题,提出了一种雷达刚体目标结构和运动的3维重建算法,该算法可利用散射点复杂的1维距离数据进行重建,并且采用非线性优化技术实现了对目标重建参数的捆绑调整(bundle adjustment)。另外,该算法中引入了目标的平移模型,使目标的平移参数能够与旋转参数一并求解,从而避免了距离对准操作的误差对重建精度的影响。仿真实验结果表明,由于重建数据中散射点的数量以及目标3维运动的丰富性得到了显著提高,尤其是最优化技术在算法中的成功应用,重建算法的鲁棒性得到了有效增强。     

Stereoscopic 3‐D display with optical correction for the reduction of the discrepancy between accommodation and convergence

Abstract— This paper describes a method for reducing the discrepancy between accommodation and convergence when viewing stereoscopic 3‐D images. The method uses a newly developed stereoscopic 3‐D display system with a telecentric optical system and a mobile LCD. The examination of a mono‐focal lens showed that a correction lens having the appropriate refractive power and conditions for presenting stereoscopic 3‐D images clearly reduces the discrepancy between accommodation and convergence. The authors also developed a stereoscopic 3‐D display that uses dynamic optical correction to reduce the discrepancy between accommodation and convergence. The display equalizes the theoretical points of accommodation and convergence. The purpose of the development was to expand the regeneration range of a stereoscopic 3‐D image having the appropriate accommodation. An evaluation of the developed display showed that it resolves the discrepancy between convergence and accommodation.     

An automatic self-installation and calibration method for a 3D position sensing system using ultrasonics

This work addresses 3D position sensing systems that estimate the location of a wave source by triangulating its position based on the time-of-flights (TOFs) to various receivers fixed to an inertial frame of reference. Typical applications of such systems are finding the location of the transmitter that may be fixed to an autonomously guided vehicle (AGV) operating in an enclosed work environment, a robot end-effector, or virtual reality environments. These environments constitute a large working volume, and the receivers have to be fixed in this environment and their locations known exactly. This is a major source of problems in the installation/calibration stage since the receivers are usually distributed in space and finding their exact location entails using a separate 3D calibrating device which may or may not be as accurate as the location system itself. This paper presents a method to use the system itself to set up an inertial frame of reference and find out the locations of the receivers within this frame by simply using an accurate ID positioning system, e.g. an accurate ruler or a simple distance measuring system that uses ultrasonic or infrared sensors. The method entails moving the transmitter to known locations on a single plane, and using the TOFs to estimate the location of the receivers. A typical application would be that an AGV carries a set of receivers to a hazardous environment such as a nuclear power plant, places the receivers arbitrarily, carries out the self-installation/calibration procedure, maps out the environment, and begins to function autonomously, the whole procedure being done without human intervention or supervision.