摄像机标定方法研究

摄像机标定是计算机视觉技术中的关键步骤,在三维重建、姿态估计、虚拟现实等领域有着广泛的应用。文中首先对摄像机标定的基础知识作了简要的介绍,然后从不同的角度对目前的摄像机标定方法做了一个较为详细的分类与比较,最后介绍了常用的标定工具。在实际应用中,不同工作背景需要不同的摄像机标定方法,这就要求在现有标定方法上从模型表达、畸变校正、算法研究等多方面进一步改善各种标定方法,使其能灵活应用于具体工作。

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。

一种基于平面模板的多摄像机标定方法

对于均匀环绕四周的多台摄像机,先对每个摄像机利用Zhang的平面模板标定方法单独获得内参;在外参计算方面,提出了一种多摄像机外参标定的新方法,该方法在ICP(iterative closest point)算法的基础上,结合了VR(view registration)算法的约束优化思想,先通过两两相邻像机间自由移动平面模板计算两者的位置关系,最后将每一个摄像机统一到一个世界坐标系。标定过程操作简便,易于实现。实验结果表明,本方法能够满足后续三维重建所需的精度要求。

一种新的利用模板进行摄像机自标定的方法

提出了一种利用圆环点进行标定的新方法.它要求摄像机在至少三个不同的方位对模板进行拍摄,通过对模板图像的角点的提取,计算圆环点的图像坐标,从而可以线性求解出摄像机的全部内部参数,进而可以求取摄像机运动的外部参数.通过模拟及真实数据实验均证实了该方法简单、方便、精确度高,而且具有很强的鲁棒性.

空间机械臂可见光测量相机参数标定技术研究

空间机械臂可见光测量相机参数标定是制约空间合作目标三维位姿测量精度的关键技术和重要前提,它直观表征了视觉标记三维坐标与对应的二维图像坐标之间正确的映射函数。针对现有相机内外参标定方法操作步骤繁琐、积累误差大、标定精度低等工程问题,文章提出一种空间机械臂可见光测量相机内外参标定方法,引入高精度二维棋盘格标定靶与基准镜共同作为转换中介,且在相机有效观测视场内随意移动标定靶,分布式解算相机内参和外参。试验表明,相机内参离散度均不超过±0.3像元,角点重投影误差均不超过±0.5像元;外参六自由度分量标准差均不超过(0.6mm,0.05°)。上述标定方法具有较强的可操作性,极大简化了坐标转换计算复杂性,有效降低了标定过程中产生的积累误差,为机械臂实施视觉闭环自主捕获合作目标提供了可靠依据。

锻压线搬运机器人的视觉标定

针对传统锻压生产线机器人与工件标定方法耗时长、精度低等问题,提出一种视觉标定的方法,确定机器人与工件的位置关系.利用摄像机参数标定工具箱实现对平面标定模板的角点提取和校正,得到摄像机的内外参数.通过示教工件坐标的试验,验证了该标定方法的可行性.结果表明:该方法可以保证机器人对工件快速准确的抓取,得到工件坐标的平均误差在0.3%以内,标定精度达到生产线的实际要求.

光笔式双目视觉测量系统标定技术研究

针对光笔式双目视觉测量系统的标定问题,讨论了关于相机内参、双相机外参以及测量笔的相关标定理论,开发了一整套基于LabVIEW的标定系统。运用张氏平面标定法实现了相机内参标定。结合基于标准长度的外部参数标定方法,实现了双相机外参数标定。运用粒子群算法和LM算法相结合,加快了目标函数高维寻优速度。在测量笔标定环节,提出了一种基于最小二乘法的现场校准方法。标定系统完成了后期开展相关测量前的所有准备工作,具有较高的精度和实用性。在测量系统标定结果基础上对直径25mm标准陶瓷球进行测量,测量结果标准差达到0.019mm。

一种改进的求解摄像机内外参数的方法

针对带有径向畸变的单摄像机针孔成像数学模型,提出了一种改进的求解模型内外参数的方法。首先利用标定板上特征点,应用最小二乘方法线性求得实际的光心图像坐标,进而应用Tsai方法求得模型中其他参数,最后利用Levenberg-Marquardt方法对所有求得的参数进行全局优化。实验结果表明,该方法较Tsai方法重投影误差更小,精密度更高,是一种有效的摄像机内外参数标定方法。

一种优化的自适应摄像机标定算法

摄像机标定是计算机视觉领域中的基本问题。提出了一种优化的自适应摄像机标定方法。能够快速准确地对摄像机进行标定。标定方法简便易行,仅需一块简易的标定板即可完成全部标定过程。标定方法将镜头畸变校准与摄像机内外参数估计分离,从而提升了镜头畸变校准的精度,且减小了非线性优化过程中的变量维数。在摄像机内外参数估计中,通过交替优化内外参数,相比于Zhang的标定方法[1],标定误差最多可减小63.14%。

工业机器人视觉系统的摄像机标定

摄像机标定是计算机视觉处理技术中的一个重要组成部分,在机器人导航、足球机器人、三维重建等诸多领域有着广泛的应用。介绍了针孔模型的标定方法,以教学用工业机器人为研究对象,利用MATLAB的摄像机标定工具箱进行标定。实验结果表明,该方法能够满足标定精度。

摄像机标定的研究与实现

通过研究摄像机标定的理论,对比了各种摄像机标定方法,最后根据实验室的实验条件选择了一种合适的摄像机标定方法。标定方法主要根据张正友的摄像机标定方法,最后利用Open Cv的标定函数实现摄像机的标定。

一种基于 PSD 的机器人动态轨迹测量系统的研制

本文介绍了一个基于 PSD 的机器人动态位置测量系统,描述了系统的构成,并对该系统中的标定方法,数据处理方法和为提高系统的性能所采取的硬件措施进行探讨,本系统通过长期考机和初步应用,表明了它具有良好的可靠性和有效性.

航空测绘相机几何标定方法

测绘相机几何标定在航空测绘中具有重要作用。具有测绘功能的相机在使用前必须经过标定。分析了测绘相机几何标定的基本原理和方法,然后对精密测角算法、改进精密测角算法、三维试验场标定法、张正友标定法、径向排列约束(Radial Alignment Constraint,RAC)标定法以及自标定方法进行了具体分析,并给出了各种标定方法的精度对比及评价分析,从而为处于不同环境条件下的航空测绘相机的几何标定提供参考。

五自由度立体视觉平台中摄像机的标定

文章从立体视觉与机器人控制集成的角度出发,建立了一个主动立体视觉跟踪和定位系统,用于柔性装配线中装配零件的运动跟踪和装配工位的精确定位。该系统采用基于平面正方形的摄像机标定方法,该方法要求摄像机在三个(或三个以上)不同的位置摄取一个标准的正方形的图像,经过图像处理找到正方形的四个顶点在图像上的坐标,通过计算就可以线性求解摄像机全部内外参数。该方法简单易懂,非常适合于摄像机内外参数频繁标定的场合,计算速度快、所需设备简单、实用性好。文章的最后,给出了使用文中提出方法进行标定的实验结果,说明了该方法的有效性。

单摄像机标定系统及其算法研究

摄像机标定是三维计算机视觉系统的基本任务之一。介绍单摄像机的标定系统,讨论在未知场景和未知摄像机运动下的基本矩阵的摄像机定标方法和算法。实验表明,该算法是一个较好的单摄像机标定方法。

基于图模型的视觉SLAM系统误差动态补偿

本文提出一种基于图模型的视觉SLAM系统误差动态补偿方法,可以得到更加精确的位姿估计与三维重建结果。该方法首先利用改进生成树遍历得到包含完整场景的最小关键帧子集;然后通过四叉树均衡化算法进行三维地图点选取,并采用基于双窗口约束的平差策略限制计算量;最后按照自检校光束法平差原理构建误差方程进行求解。实验结果表明,该方法能够在保持计算效率的前提下,准确、稳健地补偿系统误差,提升位姿估计精度与重建模型的内符合一致性。

一种基于校正误差的立体相机标定算法

立体相机的标定是一个精确求解各个相机内参数以及相机之间关系参数的过程.它是三维重建的基础,其标定精度的好坏直接影响立体重建的结果.为此提出了一种使用校正误差作为代价函数的立体相机标定算法.该算法首先使用传统的基于重投影误差的方法对单个相机的内参数进行标定,然后利用校正误差完成对相机之间关系参数的标定求解.由于校正误差的计算只与相机内参数以及关系参数有关,可以避免在标定过程中使用难以精确标定的相机外参数.实验结果表明本算法能够有效的提高立体相机标定的精度.

一种用于鱼眼镜头的线性标定方法

针对鱼眼镜头的高精度标定需求,提出一种基于除法畸变模型的线性标定方法。通过除法模型将标定问题转换为线性方程组求解问题,在确定相机畸变中心后对畸变方程与投影矩阵进行解耦,分别求解相机内外参数和畸变系数,从而实现鱼眼镜头的快速鲁棒标定。实验结果表明,与非线性标定方法相比,该方法在保证标定准确性和可靠性的同时,计算效率提高了约10倍。

双目摄像机的自标定方法研究

摄像机标定是计算机视觉的关键技术之一。针对现有的标定技术计算过程复杂,标定物使用不方便等问题,提出了一种用于双目摄像机自标定的方法,该方法要求场景中有两组正交的平行直线即可进行标定,利用其在图像平面上形成的消失点之间的约束关系来建立标定方程,从而求解出摄像机的内外参数,再结合双目立体视觉原理标定双目摄像机的结构参数。将该方法在实验室现有设备上进行对比实验。实验结果表明,该方法简单、有效,可广泛应用于机器视觉研究、三维重建等多个领域。

基于灰狼粒子群混合算法的相机标定优化方法

针对传统标定方法参数考虑较少、标定精度不高的缺点,将群智能算法思想应用其中,并在现有的粒子群算法和灰狼算法基础上进行优化,取长补短,提出一种混合算法。首先,基于张正友方法获得标定的参数范围,在该范围内随机生成参数作为初始值,然后以最小平均误差为准则,利用灰狼粒子群优化混合算法,建立目标函数,进一步求解相机的内外参数。研究结果表明,该算法求解结果准确、稳定,可重复操作,可以有效地提高标定精度,结果好于其他几种方法。