车载激光扫描仪外参数标定方法研究

“车载多传感器集成系统“是一套集成GPS、IMU和CCD相机等多种传感器为一体的移动测图系统,系统工作时需要通过GPS和IMU实时传递扫描线中心的位置和扫描仪的姿态,这样就必须确定激光扫描仪的中心与GPS天线中心之间的位置关系,以及激光扫描仪与IMU的姿态关系,即标定出激光扫描仪的外参数(三个平移参数、三个旋转参数以及一个尺度变换参数)。但是由于激光扫描仪的扫描中心和扫描光束都是不可见的,为此提出了一种激光扫描仪的标定方法:应用硅电池找出激光扫描线的准确位置;应用玻璃反射、透射激光扫描线,得到控制点在像方坐标系下的坐标;再通过全站仪测得控制点在物方坐标系下的坐标;最后通过三维坐标转换模型,应用改进的高斯-牛顿法编制程序求解出激光扫描仪的外参数并进行精度评定。     

采用线性分区方法对三维传感器的标定

以光带法激光三维扫描系统为例,采用线性分区标定方法对三维传感器进行了标定。给出了标定方法的理论依据和求解过程,避免了对非线性方程的求解;采用细丝标定靶形成共面标定点对传感器进行分区标定,并与不采用分区方法时的结果进行对比。结果表明,利用线性分区法标定可以有效提高测量精度,测量平均相对误差为0．4％左右。     

三维监控系统中基于三维重构的交互式标定

标定多个监控摄像机的位姿是智能监控系统的基础.传统的标定方法需人工逐一标定每个目标摄像机,且难以处理非重叠监控视场以及摄像机运动和扰动的情况.对此本文提出一种基于三维重构的交互式标定框架,通过引入场景三维特征点云作为中间层,仅需一次性建立其与参考背景模型间的几何变换关系,即可通过目标摄像机图像与三维点云的匹配实现自适应标定,可显著降低工作量.由于匹配是建立在监控图像与三维点云之间而非监控图像之间,因此可以处理监控视场非重叠的情况.对于摄像机运动和扰动,提出了一种在线相对姿态传递方法,能够克服摄像机扰动和运动带来的姿态变化问题.实验证明了本文方法的有效性.     

双平面法标定的双目视觉三维测量系统

针对传统摄像机标定过程复杂、三维测量精度不高的问题,提出了一种基于投影直线相交的双目视觉三维测量方法,并给出了基于神经网络的标定方法。根据摄像机成像特点,利用双标定平面上的点求取投影直线方程;针对摄像机成像复杂的畸变模型,利用BP神经网络对复杂非线性映射关系的强大逼近能力,对左右两台摄像机于远近标定平面处分别进行隐式标定,得到图像像素坐标到平面模板二维物理坐标的映射关系;设计制作了试验平台,采用手工辅助的方法获得网格模板训练样本。此标定方法完全适用于大视场、近距离、高精度的双目视觉传感器。试验结果表明,系统对空间已知长度的测量结果误差约为0.109 mm,测量精度较高。     

网络摄像头的标定

摄像机定标是获取摄像机几何和光学参数的过程,也是获得摄像机在外部参考坐标系中的三维位置和面向.本文利用针孔模型对网络摄像头进行定标,该方法是基于标定物上已知参考点的三维坐标和参考点在图像上投影像素坐标之间对应关系,它分为两步,先利用线性模型对摄像机投影矩阵进行估计,然后基于投影矩阵分解出摄像机内外部参数.利用真实标定物图像进行实验和计算,得到较好的结果.     

基于机器视觉的摄像机标定方法研究

介绍了摄像机标定方法的分类。通过对基于3D立体靶标、2D平面靶标、径向约束的摄像机标定等传统方法的具体分析，给出几种标定方法的优劣对比。文章同时对多种自标定方法的研究现状、发展状况以及存在问题进行了分析讨论，最后给出了发展各类摄像机标定方法的一些参考建议。     

结构光三维视觉检测系统的标定方法研究

提出了一种新的结构光三维视觉检测系统的标定方法,将BP神经网络和线性标定方法结合起来,用线性标定方法标定结构光系统的线性部分,用BP神经网络来描述该结构光系统的其他部分.结果表明:该方法结合了神经网络和线性标定方法的优点,不仅给出了结构光三维检测系统中CCD相机的内部和外部参数,而且利用神经网络的非线性逼近能力,补偿由于镜头径向畸变、切向畸变等因素引起的系统非线性误差,并且精度高、抗噪声能力强及鲁棒性好.     

基于双一维靶标的摄像机标定方法

针对大视场摄像机的标定,提出一种基于双一维靶标的摄像机标定方法。两个一维靶标任意放置在摄像机视场内,摄像机从多角度拍摄靶标图像;利用一维靶标特征点共线的特性进行图像畸变校正;计算两个一维靶标所在空间直线在图像中的消影点,得到在空间中的夹角关于摄像机内参数矩阵的表达式,利用其所成角度恒定这一约束求解摄像机内部参数;采用非线性优化方法,求解摄像机内、外参数在最大似然准则下的最优解。仿真试验结果表明,当噪声水平小于0.5 pixel时,摄像机内部参数的相对误差均小于0.3%。实物试验结果表明,视场范围为1 200 mm×800 mm时,该方法的标定精度优于0.1 mm。     

空中三维电场传感器及其标定方法研究

空中电场是以三维矢量形式存在的，以往用于空中电场探测的电场传感器主要实现矢量电场的一个或两个分量的探测。介绍了一种新型的空中三维电场传感器，可实现空中矢量电场的三维检测，并对该三维电场传感器的标定方法进行了仿真分析，设计出该传感器的专用标定装置。测试数据表明该传感器的输出与外部电场呈良好的线性关系，与理论分析一致，证明了该电场传感器结构设计和标定方法的合理性。     

空中三维电场传感器及其标定方法研究

空中电场是以三维矢量形式存在的,以往用于空中电场探测的电场传感器主要实现矢量电场的一个或两个分量的探测.介绍了一种新型的空中三维电场传感器,可实现空中矢量电场的三维检测,并对该三维电场传感器的标定方法进行了仿真分析,设计出该传感器的专用标定装置.测试数据表明该传感器的输出与外部电场呈良好的线性关系,与理论分析一致,证明了该电场传感器结构设计和标定方法的合理性.     

基于遗传算法的多关节三维扫描仪系统参数定标

介绍了多关节三维扫描仪坐标测量原理,分析了结构参数误差模型,指出多关节三维扫描仪定标实质上是一个优化过程,提出了利用遗传学原理进行定标,并给出了算法,实验结果表明该算法能有效地确定扫描仪的结构参数。     

基于三维参照系的摄像机分步定标

基于三维参照系的定标方法,是一种传统的定标方法,需要三维控制场来提供足够的数据信息,定标精度较高,但对图像噪声不够鲁棒,并且非线性算法受出格点影响很大,甚至有时出现优化过程不收敛。本文提出了一种基于三维参照系的摄像机分步定标方法,利用对极几何关系对图像间的特征点进行分类,以剔除出格点,再选择合适的方法进行定标,实验表明分步定标法较好解决了原有技术对噪声敏感和非线性算法不收敛的情况,提高了各种算法的估计精度,并且三维重建误差也减少了30%左右。     

基于标签定位的手持光刀测量点云拼接研究

基于手持光刀法三维测量具有精度高、速度快的优势,针对此法需多次测量获得完整物基金项目:国家自然科学基金项目(No.51405510)资助。体点云数据,提出基于3标签点云拼接算法,分析了3特征点转换算法的数学原理,采用棋盘格标签精确获取了相邻测量的共同特征点,推导了转换矩阵计算方法,提出了拼接精度的检验方法,最后基于标准球和标准平面,检验了算法的应用测量精度。     

Monocular camera and 3D lidar joint calibration

Joint calibration of sensors is an important prerequisite in intelligent driving scene retrieval and recognition. A simple and efficient solution is proposed for solving the problem of automatic joint calibration registration between the monocular camera and the 16-line lidar. The study is divided into two parts: single-sensor independent calibration and multi-sensor joint registration, in which the selected objective world is used. The system associates the lidar coordinates with the camera coordinates. The lidar and the camera are used to obtain the normal vectors of the calibration plate and the point cloud data representing the calibration plate by the appropriate algorithm. Iterated closest points (ICP) is the method used for the iterative refinement of the registration.     

火炮身管结构光检测系统标定方法研究

火炮身管结构光检测系统工作环境视场小、光线弱,导致传统的标定方法存在较大的局限性。针对这一问题,应用结构光成像原理,提出了一种现场标定方法。以155口径火炮为例,设计了内表面包含多种结构信息的标定筒,利用该方法对标定筒内表面结构光图像进行处理,得到了标定筒内凹槽深度与结构光条纹偏移像素距离之间的关系,进而标定了检测系统结构参数。利用标定完成的检测系统对火炮身管膛线的磨损量进行检测,结果表明,检测绝对误差不超过0.01 mm,符合火炮现场检测的要求。     

结构光测量系统的标定方法综述

结构光测量技术具有无接触、测量速度快、测量精度较高且成本较低等优点而被广泛应用到各个领域。结构光测量系统的精度取决于系统标定精度。综述了结构光测量系统的现有标定方法,即基于矩阵变换的摄影测量法、基于几何关系的三角测量法和多项式拟合法。摄影测量法可以进一步分为伪相机法、逆向相机法和光平面法。从误差扩散、对投影仪标定的依赖性、精密辅助标定装置、操作复杂度等方面对上述标定方法进行了对比。指出标定方法的研究趋势是从实验室方法向现场标定技术的转变,要求标定装置简单、标定过程便捷、标定时间快速且精度高。     

基于折射补偿的水下结构光三维测量系统

针对结构光技术在水下三维测量中的应用,提出了一种基于折射补偿的水下结构光三维测量方法。考虑到水下三维测量时,由于光线在不同介质交界处发生折射,采用平面网格靶标对系统进行陆上标定的结果不能直接应用,必须进行折射补偿,补偿被测物体在CCD摄像机靶面上成像点的像素坐标,按所建立的水下三维测量模型进行测量。通过实验证明,本文的折射补偿方法有效地克服了折射对水下三维测量的影响,实现了水下结构光高精度三维测量。     

基于深度相机的小型无人机室内三维地图构建

为了解决小型无人机在室内光线不足情况下的避障以及路径规划问题,设计了一种基于深度相机的无人机室内地图构建系统。文中使用Pixhawk控制板和低成本嵌入式结构光深度相机硬件平台,为避障以及路径规划目标提供室内环境信息。采用反传感器模型算法,利用深度相机和位姿传感器提供的信息来筛选处理出有效的障碍物信息,并构建室内的三维地图,其中深度相机通过激光扫描的方式来获取障碍物点云的描述信息,利用位姿传感器获取无人机的高度信息。实验结果表明,使用该系统能够快速获取室内地图,对障碍物的判断准确率比较高,且不受光线影响,可以广泛应用于无人机的室内导航,实现不依赖外部光源的室内无人机地图构建系统。