基于图像的三维刚体运动估计算法比较

基于图像特征点对应估计三维刚体运动是计算机视觉的一个基本问题。对四种常用的运动估计算法,包括基于三维特征点的奇异值分解法、正交分解法、单位四元数法和基于二维特征点的"8点算法",通过大量仿真实验和一个机载目标运动光测系统进行了精度,稳定性和效率的比较。结论表明,基于三维特征的算法比基于二维特征的算法精度高、稳定性好,效率高。其中在基于三维特征的算法中,奇异值分解法效率更高,单位四元数法稳定性更好,在基于二维特征的算法中采用非线性优化是必须的,而增加特征点数和降低噪声水平对四种算法都能提高精度。讨论了这些结论对解决实际问题的作用。

大旋转角的空间直角坐标转换方法的改进

针对现有大旋转角空间直角坐标转换方法存在的问题,基于尺度参数的SVD估计提出改化模型,并推导了参数解估计的方向余弦法、单位四元数法及罗德里格矩阵法。最后,基于奇异点、模型条件数、中误差及迭代次数等指标,通过文献算例和大旋转角仿真算例比较分析了3种方法在七参数模型与本文改化模型的坐标转换效果。结果表明,旋转矩阵的SVD初值优于单位阵初值,改化模型优于七参数模型,方向余弦法优于其他两种方法。

基于立体视觉焊接变形测量系统标定

应用立体视觉三维测量系统对钢结构上若干待测标志点进行测量,测量前分两步对测量系统参数进行标定.首先应用基于平面模板的方法标定摄像机的固有参数,包括单个摄像机的内部参数和两个摄像机间的位置关系参数.其次使用单位四元数法对摄像机坐标系与设计坐标系之间的位置参数进行标定.为了验证标定结果的准确性,对摄像机内参数标定结果进行了重投影误差估算,重投影误差很小,满足系统测量误差要求.对标定结果进行重建试验,重建结果平均误差小于1 mm,最大误差小于2.5 mm.

基于立体视觉焊接变形测量系统标定

应用立体视觉三维测量系统对钢结构上若干待测标志点进行测量,测量前分两步对测量系统参数进行标定.首先应用基于平面模板的方法标定摄像机的固有参数,包括单个摄像机的内部参数和两个摄像机间的位置关系参数.其次使用单位四元数法对摄像机坐标系与设计坐标系之间的位置参数进行标定.为了验证标定结果的准确性,对摄像机内参数标定结果进行了重投影误差估算,重投影误差很小,满足系统测量误差要求.对标定结果进行重建试验,重建结果平均误差小于1 mm,最大误差小于2.5 mm.

Pose measurement using quaternion and Kalman filter

In this paper,a method combining perspective-n-point(PnP) and novel iteration algorithm is developed to measure the pose of a target in high precision for Tele-LightSaber game.The PnP algorithm is used to obtain a rough pose,which is taken as the initial value of the iteration algorithm.The iteration algorithm utilizes the unit quaternions to represent the rotations.Then the result is optimized with Kalman filter.Considering the real-time and accuracy of the pose measurement,a fast feature extraction algorithm including object location,edge detection and corner detection is adopted to get the corners in high precision.The experiments and results verify the effectiveness of the proposed method.

基于运动去除的姿态估计算法

近年来,自动驾驶技术得到了加速发展,提出许多经典的姿态估计算法实现车辆的定位.但在实际场景中,一些运动点会给姿态估计结果带来误差.提出了一种基于运动去除的姿态估计算法.首先,基于特征点信息建立了几何约束条件,实现点的初步筛选.其次,利用聚类算法将视差图划分为不同的聚类区域.随后,根据数学模型将聚类区域判断为动态区域或静态区域,进一步丢弃动态区域中的特征点.实验表明,本文算法能够有效去除错误的特征信息,更加准确的实现车辆定位.

立体视觉测量系统现场校准技术

为实现大空间复杂工件的准确测量,精确校准立体视觉系统变得越来越重要。提出了一种利用光学参考棒,基于单位四元数法的灵活、有效的立体视觉测量系统现场校准技术。该方法以光学参考棒起校准靶标,以参考棒上的三个共线的距离已知的红外LED作为特征点,通过在测量范围内不同位置对光学参考棒上特征点成像,灵活、有效地实现两摄像机之间的外参校准。参数校准过程中,自动地控制光强,优化曝光时间,从而使得不同位置处光点图像的强度一致,并且可以获得高的信噪比,提高校准精度。实验结果表明该方法具有相当高的在线校准精度,在实际应用中能获得很好的效果,最大测量误差为0.15 mm,最大标准差为0.11 mm。

立体视觉测量系统中三维拼接技术的研究

为了扩大立体视觉测量系统的测量范围,实现大型工件的高精度测量,提出了一种基于控制网的三维拼接方法。通过在被测工件四周设置辅助测量控制点,基于单位四元数法建立测量控制网,并采用Levenberg-Marquardt(LM)优化算法对测量控制网的测量精度进行优化,通过测量控制网将系统在不同测位获取的测量数据转换到整体空间坐标系下,获得全局测量数据,实现测量数据的三维拼接。实验结果表明,此方法不仅扩大了测量范围,而且提高了大型工件的测量精度。