视觉传感器中摄像机的虚拟三维靶标标定法

采用二维平面靶标自由移动 ,构建虚拟三维靶标 ,实现摄像机内部参数的标定 .该方法可以保证摄像机在固定之后进行标定 ,使摄像机的标定状态和工作状态一致 ,降低了标定设备的成本 ,简化了标定过程 ,提高了标定效率 .实验结果表明 ,该方法切实可行 .

基于神经网络的虚拟靶标大视场双目相机标定技术

针对大视场双目相机标定中的精度低和非线性畸变问题,提出了一种结合BP神经网络的大尺寸虚拟靶标标定技术。鉴于单角点棋盘格具有易制作、高精度的特性,构建大尺寸虚拟靶标;利用神经网络的非线性映射能力直接建立角点的像素坐标和世界坐标映射关系;用建立的映射网络对测试样本进行三维重建,并与传统的线性标定方法进行对比实验。结果表明,该方法操作简单,且重建距离相对误差为0.92%,优于传统的线性标定方法,可用于大视场双目相机标定。

基于虚拟靶标的摄像机标定

针对视觉测量中的摄像机标定问题,提出利用高精度三坐标测量机构建虚拟立体靶标的方法进行摄像机标定,并将Zernike矩亚像素边缘提取方法与改进后的最小二乘拟合算法相结合完成靶点中心定位。实验表明,该方法提高了靶点中心定位速度以及定位精度,所提出的靶点中心定位方法的定位精度可达到亚像素级,标定结果准确。

构建虚拟立体靶标的大视场高精度视觉标定

为了提高立体视觉系统在大视场下的测量精度,基于误差溯源思想提出了一种构建虚拟立体靶标的大视场高精度视觉系统标定方法,克服了大尺寸高精度标定物难以制造等问题。对影响立体视觉系统测量精度的主要因素进行分析,列出视觉测量系统的误差溯源链,解析了大视场视觉系统精度瓶颈的原因。借助激光跟踪仪,运用非线性最小二乘单位四元数算法求解坐标系刚体变换,获取大范围高精度的空间点阵,构建虚拟靶标。在相机畸变模型中考虑了三阶径向畸变和二阶切向畸变参数,并使用Levenberg-Marquardt迭代算法进行标定参数求解,进一步提高系统精度。实验构建了一套测量空间约为4m×3m×2m的双目立体视觉系统,通过对某型号高精度直线导轨进行点距测量,在测量距离3m处,152组不同长度的横向距离测量的误差算术均值为-0.003mm,误差标准差为0.08mm。测量精度相较于传统的平面标定法有较大提升。

一种新的基于并联机构的摄像机线性标定方法

提出一种新的基于并联机构的摄像机线性标定方法。首先推导出考虑一阶径向畸变针孔摄像机模型的完整表达式;然后巧妙利用六自由度并联机器人机构动平台作为二维平面模板的载体,构造虚拟三维靶标;最后,在确定一阶径向畸变系数和主点坐标的基础上,利用推导出的一阶径向畸变针孔模型表达式并结合虚拟三维靶标信息一次性线性求解摄像机其他内外参数。该方法可保证摄像机在固定之后进行现场标定,使摄像机的标定状态和工作状态完全一致,便于视觉并联机器人相关问题的研究。仿真和真实实验结果表明,该方法简单快捷,不仅避免了三维靶标的制作问题,而且避免了非线性优化的不稳定性,能满足实际需要。

虚拟环境中的虚拟目标摄像机实现方法

在漫游虚拟环境时,经常需要保持将视点固定在某个目标上,以便于对目标进行跟踪观察,实现这个视点变换功能的摄像机称为虚拟目标摄像机(VTC)。可以使用面向对象技术,并结合OPENGL实现一类虚拟目标摄像机,完成对虚拟目标的跟踪,并可在此基础上实现任意视点变换,提供对目标的不同距离和任意角度观察。文章分析了目标摄像机的基本原理,并给出了一种软件实现。最终的实验结果表明,这种方法可以有效地完成目标跟踪,并可做到视点的实时变换,具有较好的可移植性,适用于不同的三维虚拟环境漫游。

单目视觉空间移动靶位姿测量方法研究

为向室内定位技术定位精度及抗干扰能力提供高精度数据对比标准,提出单目视觉空间移动靶位姿测量方法。结合机器视觉投影矩阵求解与摄影测量后方交会技术,实现任意靶位姿下的相机外参数求解。首先,通过世界坐标系下地面控制点坐标及其像面坐标,计算真实相机站位;随后,根据靶点初始世界坐标及其实时像面坐标,求解虚拟相机站位;最后,根据虚拟及真实相机站位外参数,将靶点初始世界坐标变换至靶点实时世界坐标。实验结果表明,在10 m×4.5 m×3.8 m测量空间中,靶位移距离测量误差X方向均方根误差(RMSE)为0.3583 mm,Y方向RMSE为0.3509 mm,Z方向RMSE为1.4752 mm。靶姿态角φ测量RMSE为0.0940°,ω测量RMSE为0.0893°,κ测量RMSE为0.0254°。满足大范围移动载体的高精度实时定位定姿需求。

基于单平面虚拟标靶的摄像机标定新方法

提出了一种新的摄像机标定方法,用显示器显示不同方位和姿态标定图案,无需实际移动标靶来完成摄像机标定工作。先在显示器上显示一个标准标靶图像,用Tsai单平面摄像机标定方法标定得到摄像机的初始内外参数,再结合手工测量得到的外参中平移向量TT的ZZ向分量(Tz)初值,计算生成一系列不同位姿的虚拟标靶图案,显示在显示器上,替代常规标定方法中的标靶移动,最终采用张正友标定方法从摄像机拍摄到的多位姿平面标靶图案中标定得到最终的摄像机内外参数。实验分析验证了新方法的实用性,结果表明,新方法易操作、不需要实际移动平面标靶,标定精度与基于多位姿平面标靶的张正友方法相当,能为摄像机标定提供新的实现方案。