Overview of Camera Calibration

This paper introduce several commonly used camera calibration method include their advantages and disadvantages.The traditional methods of camera calibration need to know precise structural information of calibration object and they are accurate.Camera calibration based on active vision get the camera calibration through the controlling of some parameters of camera.Self-calibration of camera don't need to use the calibration block and get the camera calibration through the corresponding relationship among multiple images.

基于分层空间一致性的旋转双目立体校正算法

在旋转双目立体视觉系统中,转台机械间隙导致的左右相机旋转平移偏差,造成立体校正图像的严重畸变。针对该问题,提出一种基于分层空间一致性的旋转双目立体校正算法。采用ORB特征在原始左右图像中进行快速全局立体匹配,设计一种新的特征点全局双层约束,实现匹配点的优选。提出基于内点邻域空间一致性的局部校验方法,实现二次匹配优化,并利用质量排序的优化匹配点集,由八点法基础矩阵估计算法计算左右相机的精确位姿关系,以此完成图像的立体校正。在Oxford和SYNTIM数据集上的典型算法对比实验,验证了所提算法的性能。多角度立体校正实验表明:所提算法可适应光轴夹角变化,在双目最大45°夹角时保证立体校正的质量,匹配点偏差小于0.2像素。

A New Approach to Analyzing Behavioral Change Propagation in Redesigning of Drone Camera Stabilizer

Redesigning of complex products is not an easy task. Engineering change requirements can be extracted at any stage of the product redesign process, and it makes the management of engineering change become a challenging mission. The motivation for this study is to find the shortest path of behavioral change propagation (BCP), minimize the BCP, access to the special behavioral elements in order to better managing the BCP and classifying the behavioral attribute of the elements in terms of their relationship to change by betweenness centrality coefficient (BNCC), clustering coefficient (CLC), reachability coefficient (RC) and change propagation index (CPI). In this article, the procedure of managerial decision-making is proposed by combining system restrictions in behavioral clustering design structure matrix (BCDSM) with optimization algorithms. The practicality of suggested method is verified in redesign procedure of a phantom drone camera stabilizer as a case study. The results, indicate that the absorption of change by behavioral elements is dominant in the mechanical (63.9%), electrical (61.1%) and thermal (38.9%) behaviors of the drone camera stabilizer system in redesign process. These elements are best candidates for reducing the cost and time of behavioral changes in the system redesign and are desirable for the designer.

一种用于小景深相机的快速标定算法

高速在线视觉测量系统中,小景深相机难以从不同方位获取标定物清晰图像,从而导致张氏标定算法无解或计算误差较大,为此提出一种用于小景深相机的快速精确标定算法。获取位于待标定平面和与之平行平面上的一组标定物图像,线性求解得到相机镜头光心到待标定平面的高度,并根据相机姿态简化旋转矩阵,最后利用位于待标定平面的标定图像计算出相机内外参数。实验结果表明,标定图像组数最好取在13组左右,但仅采用一组标定图像也可以实现较高精度标定。在相机景深较小的情况下,该方法重投影均方根误差小于0.74 pixel,标定精度较张氏方法提高了约33%。

任意视角的多视图立体匹配系统

为了得到高精度深度图,通过特征点提取与匹配、计算基础矩阵F、引导互匹配、捆集调整等一系列技术,求出每幅视图在同一空间坐标系下的高精度摄像机矩阵P。为任意角度的多个视图建立可扩展的主框架,不需要图像矫正。基于图像坐标和自动计算出的视差范围建立三维网络,为每条边分配适当的权值,把多视图立体匹配问题转化为网络最大流问题。算法保证了高准确率和平滑性,实验结果表明此方法适用于三维模型重建。

数码相机标定方法研究

数码相机在计算机视觉中的应用逐渐普及和深入，在应用中数码相机的标定是相当重要的。根据数码相机的特点，提出了一种新的标定方法。针对数码相机的某一状态，先确定其内部参数矩阵，再通过采集的图像求出外部参数矩阵。首先建立了相机成像的几何模型，并将此模型分解成内、外参数矩阵。文中详细介绍了数码相机内部参数矩阵中的各元素所对应的物理参数以及求解它们的原理和方法，从而建立内部参数矩阵。推导了求解外部参数矩阵的计算公式，并且介绍了相应的求解方法，再由外部参数矩阵求解出对应的物理参数．通过实验表明这种方法有相当高的精度，且操作方便。

基于图像畸变矫正的摄像机标定方法

本文提出了一种新的摄像机标定方法,首先对含有畸变的二维图像进行矫正,再应用矫正后的图像对摄像机进行线性模型标定。给出了标定方法的理论依据和求解过程,并将其与线性标定方法和两步法进行了对比实验。实验结果表明:该方法无需预标定过程,即可迅速、方便地对摄像机进行标定,并且具有较好的精度。

线阵-面阵CCD三线阵立体测绘相机焦平面组件的研制

介绍了线阵-面阵CCD(LMCCD)制式相机的相关原理,提出实现LMCCD相机的关键在于相机焦平面组件的研制。给出了LMCCD相机焦平面组件在研制过程中的关键技术,如LMCCD像面基板与CCD的高精度拼接,焦平面组件电子学部分的低噪声、高集成度设计,焦平面组件在真空环境下的热噪声抑制和热传导设计,以及焦平面组件的装配和焊接等。最后,给出了研制和测试结果。LMCCD拼接的共面精度优于5μm,平移量和平行度均优于2μm;在典型工作情况下,实验室测试信噪比优于90;在15min的工作周期下,焦面组件的温度控制在30℃以下。这些结果满足LMC-CD制式相机关于CCD拼接、焦面温度控制和信噪比的要求。

面向建筑物重建的相机标定方法研究

由于灭点具有很多独特的几何属性且大量地存在于建筑物场景中,因此针对建筑物重建,提出了一种基于灭点的相机标定方法。首先通过构造各种几何约束关系,如灭点与相机矩阵间的关系、世界坐标原点和相机矩阵间的关系,逐步实现相机矩阵的度量重建和欧氏重建,获得相机矩阵的值,然后通过分解相机矩阵得到相机的内外部参数。该方法在标定过程中无须借助任何标定物,求解过程简单,标定速度快。实验结果表明,该方法可以满足虚拟现实中建筑物场景重建的需要。

一种改进的立体摄像机标定方法

克服了传统的立体摄像机标定要求在摄像机前精确地配置标定物,过程繁复,户外实现较困难的弱点,提出一种改进标定方法,通过双目匹配点,线性地求解本质矩阵,快速找出摄像机的相对位置关系。实验表明,其精度与传统的方法相当,且优于其他的快速标定方法,可广泛应用于各种户外场合。

用彩色CCD相机测量发光二极管显示屏的色度

提出了一种高精度色度计和彩色CCD相机相结合快速测量发光二极管(LED)显示像素的亮度和色度的方法。首先,用彩色CCD相机测量LED显示像素,通过图像处理提取每个LED显示像素点在RGB颜色空间中的亮度值和色度值。然后,建立RGB颜色空间和CIE1931XYZ颜色空间的多通道自适应矩阵,并使用色度计对部分LED显示像素点进行精确测量,基于精确测量值和对应的RGB值计算出自适应矩阵。最后,通过自适应矩阵计算出所有LED显示像素的亮度和色度值。实验结果表明:自适应矩阵大小合适的情况下,该方法计算出的数据与色度计测量数据之间的色差值ΔE<1,在人眼视觉中的颜色差异轻微,可快速、精确地采集LED显示像素的亮度和色度值,实现LED显示屏的高精度亮度、色度校正,从而大幅提高LED显示屏的显示效果。

平面单应矩阵对摄像机内参数约束的一些性质

空间x-y坐标平面与图像平面之间的单应矩阵可以提供关于摄像机内参数的2个线性约束.文中研究表明:给定一个一般空间平面与图像平面之间的单应矩阵,如果空间平面在世界坐标系的坐标已知,则该单应矩阵同样可以提供关于摄像机内参数的2个线性约束;如果空间平面在世界坐标系的坐标未知,则该单应矩阵不能构成对摄像机内参数的任何约束.另外,仅仅知道某一个场景中的2幅图像间的单应矩阵不能对摄像机内参数构成任何约束.该结果对从事摄像机标定和三维重建的研究人员有一定的参考作用.

基于几何方法的摄像机内外参数求解

根据摄像机透视投影模型的几何意义,从几何角度推导了由投影矩阵求解摄像机内外参数的过程以及任意矩阵能够成为透视投影变换描述的约束条件。

计算机视觉摄像机定标中投影矩阵的计算

摄像机定标是计算机视觉的基本问题 ,对于计算机视觉摄像机定标中投影矩阵的计算进行了总结和证明 .

基于单目运动摄像机的三维物体运动参数估计

针对单目视觉监测系统摄像机和目标物体同时运动时,如何有效测量物体三维运动参数的难题,提出一种基于单目序列图像对插入虚拟视点的算法确定运动物体位姿及运动参数的方法。动摄像机连续采集运动物体的图像序列,根据摄影几何原理对摄像机和运动物体进行分析,结合本质矩阵的特性,估算空间物体运动参数。实验结果表明,该方法能够在为摄像机与目标物体同时运动的情况下,有效地估测出物体三维运动参数,且该方法简单有效,具有较高的精确度和准确性。

由平行平面的投影确定无穷远平面的单应矩阵

在三维计算机视觉中,无穷远平面的单应矩阵扮演了极其重要的角色,可使众多视觉问题的求解得到简化.主要讨论如何利用平行平面的投影来求解两个视点间的无穷远平面的单应矩阵,用代数方法构造性地证明了下述结论:(1) 如果场景中含有一组平行平面,则可以通过求解一个一元4次方程来确定两个视点间的无穷远平面对应的单应矩阵;(2) 如果场景中含有两组平行平面,则可以线性地确定两个视点间的无穷远平面对应的单应矩阵.并对上述结果给出了相应的几何解释和具体算法.所给出的结果在三维计算机视觉,特别是摄像机自标定中具有一定的理论意义和应用价值.

测绘相机坐标系与立方镜转换矩阵的标定

介绍了一种测绘相机坐标系与立方镜之间关系的标定方法。对两坐标系的转换矩阵、标定方法和标定精度进行研究。推导了两坐标系的关系,建立了坐标系间的转换矩阵。利用高精度二维转台、0.5″经纬仪和平行光管完成了测绘相机与相机立方镜坐标系之间的角度测量。最后,对标定精度进行了分析。误差分析结果表明:该方法的标定精度优于2″(1σ),可以满足测绘相机坐标系与立方镜转换关系的标定要求,具有实用价值。

基于等高地面控制点的航空摄像机参数估计

为满足炮射廉价航空CCD摄像机的对地定位需求,提出一种基于四个已知等高地面控制点的航空摄像机参数估计方法。该方法根据单张航空像片估计伞载空中摄像机焦距及摄像机在世界坐标系中的位置和姿态角等外参数,利用直接线性变换算法求取已知等高地面控制点与对应像点之间的单应矩阵,建立了单应矩阵与共线条件方程之间的关联关系,最后根据关联关系推导出计算航空摄像机焦距、纵横比、位置和姿态角等内外参数的数学模型。为考查该方法的有效性,分别运用室内模拟控制点和野外真实控制点进行了实验。实验结果表明:在给定四个等高地面控制点的三维坐标及对应像点的二维坐标的情况下,该方法计算焦距、纵横比、位置和姿态角等摄像机参数的相对误差约为2%,参数估计结果基本满足炮射摄像机对地成像定位需求。

基于场景平面诱导单应对Sherman-Morrison公式的证明

利用计算机视觉中射影重构方法来研究一类矩阵的求逆问题,首先通过场景平面诱导两幅图像之间的单应,然后利用射影重构的多义性,求出两图像单应的逆矩阵,来证明Sherman-Morrison公式.使矩阵运算的一些问题得到简化.本文给出了以其它学科来解决纯数学的一点较新的思路.

从5个控制点确定摄像机内参数与方位

主要讨论摄像机在运动过程中其内参数是未知的且可以发生变化时 ,如何通过5个控制点以及它们的图像点 ,来求解所对应的内参数和方位 .证明了下述结论 :已知摄像机平移运动前、后的两幅图像间的基本矩阵 ,当 5个控制点中任意 4个点均不共面且摄像机运动前、后两光心的连线不通过任一个控制点时 ,则可线性地确定摄像机运动前。