基于共面点的摄像机线性标定法

提出了一种线性求解摄像机内外参数的方法。通过分解参数确定相机主点坐标和纵横比,利用径向平行约束求解大部分的外参数,再引入新的畸变模型线性求解其余内外参数。该法特点是采用共面点标定物,且不需摄像机做任何运动就可以实现全过程的线性标定。既避免了非线性优化的繁琐和不稳定,也解决了其它线性法中部分内参数的标定问题。两套实验结果误差分别为0.3391pixels和0.6004pixels,表明该法具有较高的精度,是一种简单、有效、实用的标定法。

基于共面点的多视觉测量系统的全局标定

提出了一种基于共面点的世界坐标唯一全局标定方法。利用激光跟踪仪在现场构建系统总体坐标系,通过拟合基准面来设置共面标定点,系统中各摄像机传感器直接获得标定点的图像,从而实现了各局部相机的全局标定,不需要中间坐标系的转换,避免了多次坐标转换带来的精度损失。在实际的由多个高速视觉传感器组成的飞行器外部姿态测量系统中进行标定实验表明,在测量范围较大的情况下,系统精度的均方根误差不超过0.8 mm,整个标定过程简单,基本满足实际测量的高精度要求。

基础矩阵计算中共面点冗余度问题的研究

在研究对极几何和透视投影不变量的基础上，提出并解决了在计算基础矩阵（Ｆ矩阵）时的共面点冗余性问题，即一个平面上至多有５个点可用作匹配点，其余的点均为冗余点，并从理论上证明了其存在性．最后通过去除冗余点提高了Ｆ矩阵的精度和稳定性．

基于单一平面靶标的非共面点阵列建立方法

开发了一种非共面点阵列的建立方法。该方法仅需一个平面靶标,利用映射矩阵求解各平面的位置参数,摆脱了现有方法对精密定位装置的依赖。为了正确确定平面靶标特征点的拓扑位置,设计了新型平面靶标,借助特殊设计和共线不变性规则实现靶标拓扑定位的自动化。经试验验证,该方法建立的非共面点阵列具有较高精度,可以应用于视觉测量系统。

基于共面点的改进摄像机标定方法研究

为能准确提取物体空间信息实现图像三维重建,对摄像机透视畸变模型及透视投影模型进行研究,在张正友标定法的基础上,提出基于共面点的摄像机非线性标定方法。利用棋盘格角点的三维坐标和相应的图像坐标运算获取畸变参数,并通过非线性最小二乘法对其进行优化,从而得到精确的摄像机标定参数。实验结果表明,改进的摄像机标定方法相比张正友标定法具有更高的标定精度和标度速度,适用于单摄像机的标定。

基于共面点直接线性变换的摄像机畸变校正

直接线性变换(DLT)是基于理想的透视变换模型,通过求解线性方程组得到二维(2D)图像坐标与三维(3D)世界坐标的映射关系矩阵,该方法具有求解简单、速度快等优点,但没有考虑透镜畸变的影响。为了达到既求解简单又能校正畸变的目的,在采用共面点线性求解的基础上充分考虑透镜畸变的影响,在根据摄像机的信息确定参数初值后,通过最小二乘优化算法修正变换矩阵及畸变系数,得到了最佳参数值,并采用不同位置分布的数据点对,验证了该方法标定的畸变系数具有相对独立性。最后,利用求得的畸变系数对摄像机获得的方格图像进行校正,校正后图像的变形有了明显的改善,证明了本方法的有效性。

一种简单的基于共面的摄像机参数标定方法

共面摄像机标定就是采用平面式模板来确定摄像机内外参数的过程,在此过程中图像像素和二维特征点是已知的。对于共面标定提出了一种简单及有效的方法去标定摄像机参数。即使用帧缓存中的计算机阵列图像直接来标定参数。首先采用预标定的方法标定出图像中心位置,然后根据帧存图像坐标和世界坐标之间的对应关系使用正交矩阵的约束条件来求解,在此算法中假设尺度因子为1,并且不考虑透镜畸变。所提出的算法用数字仿真图像及真实的图像检验。结果显示,所提出的算法具有较好的精度,是一种简单有效的标定方法。

单目视觉位姿测量的线性求解

利用定位特征点在图像中的坐标求解空间位姿算法是单目视觉位姿测量技术中的关键。针对这个问题,在距离因子的基础上建立了非线性的位姿测量模型。利用代数变换方法将非线性测量模型转化成线性非齐次方程组。根据代数变换过程中变量之间的相互关系,建立方程组通解之间的乘积关系方程组。再次利用代数变换对乘积关系进行线性变换,并利用P4P问题中共面特征点姿态测量唯一解的特性,实现位姿测量的线性求解。通过数值仿真和实际测量两个试验对该位姿测量算法进行了精度验证,试验数据表明该方法可以有效抑制图像噪声干扰,提高位姿测量的精度。

三种反射剩余静校正方法对比研究与应用

在沙漠、山地和黄土塬等复杂地表地区的地震勘探中,由于地表起伏大、低速带厚度大且横向速度变化剧烈,基准面静校正计算不准确,因而对地震资料处理中的剩余静校正提出了更高的要求。为此,对共地面点法、Satan算法和最大能量法等3种剩余静校正方法的原理和适用性进行了研究。从模型道构建方法和构造项影响的角度详细分析了3种剩余静校正方法的适用性,指出在能消除构造项影响的情况下,共地面点法和Satan算法可以生成质量更高的模型道和计算大剩余静校正量,处理效果更好;但在构造项影响无法消除的情况下,由于最大能量法不受构造项影响,因而更加适用。实际资料的测试结果验证了3种剩余静校正方法的特点。

基于两步法的摄像机标定算法

摄像机标定是机器视觉中的一个重要问题.精确的摄像机标定在涉及定量测量的应用中是非常重要的.摄像机标定的目的是得到摄像机的内部参数和外部参数.通过这些参数我们能够将一个点的三维位置与它的图像平面的坐标相匹配.本文提出了一种基于两步法的摄像机标定方法.第一步,使用基于无畸变的相机模型估计标定参数;第二步,在考虑相机畸变的情况下,对第一步中得到的标定参数通过非线性优化进行迭代优化,并求解畸变系数,包括径向畸变系数和切向畸变系数.用单幅图像即可完成标定,标定过程比两步法更为简洁.实验结果表明,这种算法是简单而有效的.

一种新的自动标定摄像机的方法

该文实现了一种自动求解摄像机内外参数的方法。首次介绍如何通过连通域标记自动提取特征点的位置,确定摄像机的主点坐标和纵横比,然后在利用Tsai方法的基础上,用径向排列约束求解大部分的外参数,再引入新的畸变模型求解其余参数。文中采用共面点标定物,不需要摄像机做任何运动就可以实现全过程的线性标定,实验验证了该法的有效性。

单应性几何下的后方交会直接解法

传统的后方交会最小二乘解法需要良好的外方位元素初值。在无初值或者初值不够精确的情况下,最小二乘迭代不容易收敛。在近景摄影测量或者计算机视觉等领域,往往不提供良好的初值,无法适用传统的后方交会解法。针对上述情况,本文提出了一种基于单应性矩阵的后方交会直接解法,在不需要初值的情况下,获取外方位元素的直接解。该方法根据单应性矩阵所描述的平面几何关系,利用单应性矩阵内在的约束条件,将后方交会问题转换为一个二元二次方程组的求解问题。该方法受舍入误差影响小,在无偶然误差的情况下,解算精度能达到10–9量级,能够避免传统直接解法计算复杂的问题,为传统的平差迭代解法提供良好的初值。此外,在多个控制点共面的情况下,该方法能够直接获得外方位元素的精确解。实验结果表明:在各种不同倾角拍摄的情况下,该方法均能够获得稳定的外方位元素,为后续的后方交会最小二乘算法提供良好的初值。采用本文方法计算的初值参与平差,能够达到与人工给定初值平差一致的精度,且迭代收敛速度是人工给定初值平差的2倍以上。在控制点共面的情况下,该方法的反投影精度能够达到亚像素级,且精度优于大部分主流的直接解法。