基于切换控制的双相机视觉伺服方法

针对家电产品机器视觉在线检测应用场景中基于图像的视觉伺服不能保证全局收敛和单目视觉反馈不佳的问题,提出一种基于切换控制的双相机视觉伺服方法。首先使用全局相机估计目标位姿,引导机器人运动到期望位姿附近,确保视觉伺服方法能够收敛;然后根据机器人手上相机提供的图像偏差和深度信息,以及全局相机提供的目标速度和姿态实现双相机视觉伺服控制。相对于使用单应性矩阵的位置视觉伺服和混合视觉伺服方法,该方法能够定位与跟踪无标记目标,大幅提升跟踪的精度和稳定性。实验表明,基于切换控制的双相机视觉伺服方法可将控制周期缩短至33 ms,满足传送带速度在0.17 m/s范围内的机器人可获取清晰图像,实现实时跟踪检测。

基于非局部自相似性的双相机压缩光谱图像重建算法

针对压缩光谱成像的图像重建问题,提出了一种基于非局部稀疏表示与双相机系统的压缩光谱重建方法。首先,利用RGB观测来构建一种三维图像块,使用K均值聚类对图像块进行分类,并以聚类结果来指导目标高光谱图像的光谱块分类,通过主成分分析获取每个簇的特征用来稀疏表示其他光谱块。然后用构建的三维图像块估计目标光谱图像非局部相似性,并构建目标函数。最后,通过迭代收缩算法与共轭梯度下降法来交替优化目标函数完成重建。仿真和实拍结果表明,所提方法能大幅提升重建质量与精度,在空间和光谱维度上重建误差更小,RGB观测辅助字典学习与相似块估计的方法能有效提升双相机系统的计算效率。

长度约束下双相机外参数不稳定定向

动态立体视觉测量技术在几何量测量特别是大视场测量中应用越来越广。在分析动态双相机立体视觉测量相对定向算法的基础上,提出了一种基于一定数量距离约束的相机不稳定定向算法。在测量场中固定放置一定数量的一维标定靶标,双相机获取标定靶标上点的中心坐标,由极线几何约束快速准确解算双相机外参数,每次测量根据标定靶重新定向相机,由靶标补偿相机在测量过程中的位置变动,保证在测量场中即使相机站位发生位置变化仍可精确测量。实验中对分布范围2.5 m×1.6 m×4.5 m测量场中90个自反射目标点进行测量,选用5对点间距离作为距离约束,并与V-STARS/S进行结果比对。结果表明在相机站位发生明显变动情况下,90个空间点三维重建位置误差小于0.160 mm,标准差小于0.042 mm。将该方法应用于合成孔径雷达测量,得到相近结果。

双相机结构光系统中两相机定标与映射计算

研究双相机结构光系统中两相机图像的对应关系 ,基于结构光系统平面约束DLT模型 ,分析了两相机成像的对应关系 ,推导了两相机图像映射计算公式 ,提出了双相机结构光系统中两相机的定标算法 .实验结果表明此算法可以达到较高的精度 ,证明了分析的正确性 .

双相机工业摄影测量系统测量性能测试方法研究

双相机工业摄影测量系统的广泛应用使其测量性能越来越受到关注,如何准确合理地评价系统的测量性能,并制定相应检定规范是目前亟待解决的问题。针对双相机系统测量性能的测试问题提出一套系统的方法:首先对双相机系统的摄影距离和基线长度等结构参数进行实验,并选择最佳参数进行系统的测量性能测试;然后对双相机的测量重复性、三维坐标测量准确度与长度测量准确度进行测评;最后通过以上3个评价指标对双相机系统测量性能进行总体分析与评价。该方法测得某型双相机的自身测量重复性为0.027 mm,三维坐标测量准确度为0.060 mm,长度测量准确度为0.062 mm。据此推荐用测量重复性、三维坐标测量准确度、长度测量准确度3个指标对系统进行评价。

双相机工业摄影测量系统精度影响几何因素测评

介绍了影响双相机系统精度的多种几何因素并进行实验测试,进一步对双相机工业摄影系统的精度进行优化;采用高精度单相机系统的测量值作为精度评定的参考值,改变双相机测量系统不同的几何结构,如摄影距离,摄影基线,以及基线偏离检定场中轴线位置等。并对单、双相机系统测量的数据结果进行比对测试。实验结果表明基线长度与摄影距离的改变对点位精度影响最大,前后对比最大值可达0.3mm,改变摄影光轴与基线的夹角对精度影响较小,仅0.04mm。

双相机采集的数据解包方案设计

为了解决PCIE-1429采集卡不支持双相机同时进行数据采集的问题,通过LabVIEW搭建高速数据采集系统,由VC++生成具有解包功能的动态链接库,再利用LabVIEW对其进行调用,实现了双相机采集数据的实时解包。实验证明,该方案成功利用PCIE-1429采集卡在"双Base模式"下进行连续的数据采集,具有快速、有效、稳定、操作方便等优点。

一种基于相对关系不变性的双相机标志点匹配算法

针对双相机数字工业摄影测量中的人工标志点自动匹配问题,设计了一种基于相对关系不变性的图像匹配算法,根据平缓过渡曲面上相邻点间相对关系在两张像片上一致的原理,解决了两张像片的标志点自动匹配问题。3组实验表明,该算法匹配正确率高,匹配速度快,能够满足动态测量数据处理的需求。

基于双相机的数字摄影测量系统关键技术研究

基于双相机的数字摄影测量技术是利用相机采集的二维信息来求得被摄场景三维信息的一项技术,在此基础上可进而重建出场景的三维模型。这里对数字摄影测量中的若干关键技术进行了研究和改进。这些关键的环节包括相机畸变校正、相机定标以及特征匹配点的获取。还实现了一个三维重建系统。实验结果表明,该系统具有较强的实用性和可靠性。

无人机载双相机低空遥感系统应用初探

无人飞行器与航空摄影测量的结合促成了摄影测量与遥感的新发展方向——无人飞行器低空航空摄影测量。本文结合天津市测绘院组织的无人机航空摄影测量试验,首先介绍了无人机载双相机低空遥感系统的组成,然后就其数据处理流程及几何处理进行了详细分析,最后对该系统的应用前景进行了展望。

一种轨道弹性垫板关键尺寸的双相机测量方法

在利用机器视觉进行轨道弹性垫板尺寸检测场合,长度和孔间距是2个关键尺寸。单相机视野范围受相机空间分辨率制约,在保证测量精度的前提下难以覆盖整个弹性垫板。针对这一问题,提出了一种双相机视野无重叠的组合测量方法。首先对两相机的内外参数进行标定。然后运用一个与弹性垫板有相同结构尺寸的标准块建立两相机的坐标系到统一坐标系映射模型。最后采用中值滤波、二值化分割、一阶不变矩和最小二乘法等图像处理算法确定像素坐标并将其带入映射模型中计算结果。实验表明:该方法测量精度在0.1 mm以内,可有效实现弹性垫板的长度和孔间距测量。

“巴遥一号”卫星双相机在轨绝对辐射定标及精度分析

“巴遥一号”卫星作为中国整星出口巴基斯坦的第一颗光学遥感卫星,搭载了两台全色/多光谱高分辨率相机,每台相机全色波段的像元分辨率为1m,多光谱波段(蓝、绿、红及近红外)的像元分辨率为3m。为满足“巴遥一号”卫星双相机绝对辐射定标精度7%(2σ)的指标要求,文章采用基于灰阶靶标的绝对辐射定标方法,在敦煌定标场开展了为期56天的试验,得到了双相机的绝对辐射定标参数,然后进行定标不确定性评估并与基于大面积均匀场反射率法的MODIS结果、基于太阳-漫射板的MODIS星上定标结果进行交叉定标验证。结果表明,文中方法获取的“巴遥一号”卫星双相机定标绝对辐射精度为5.2%(2σ),满足其绝对辐射定标指标要求和定量化应用要求。

基于双相机捕获面部表情及人体姿态生成三维虚拟人动画

为了生成表情丰富、动作流畅的三维虚拟人动画,提出了一种基于双相机同步捕获面部表情及人体姿态生成三维虚拟人动画的方法。首先,采用传输控制协议(TCP)网络时间戳方法实现双相机时间同步,采用张正友标定法实现双相机空间同步。然后,利用双相机分别采集面部表情和人体姿态。采集面部表情时,提取图像的2D特征点,利用这些2D特征点回归计算得到面部行为编码系统(FACS)面部行为单元,为实现表情动画做准备;以标准头部3D坐标值为基准,根据相机内参,采用高效n点投影(EPn P)算法实现头部姿态估计;之后将面部表情信息和头部姿态估计信息进行匹配。采集人体姿态时,利用遮挡鲁棒姿势图(ORPM)方法计算人体姿态,输出每个骨骼点位置、旋转角度等数据。最后,在虚幻引擎4(UE4)中使用建立的虚拟人体三维模型来展示数据驱动动画的效果。实验结果表明,该方法能够同步捕获面部表情及人体姿态,而且在实验测试中的帧率达到20 fps,能实时生成自然真实的三维动画。

双相机系统的高分辨率重建

为获取高分辨大视场的目标图像,提出了双相机系统的高分辨重建算法.根据小视场高/低分辨图像对,学习图像的高频特征,利用线性回归函数表征图像高分辨与低分辨的高频特征映射关系;在小波域实现低分辨、大视场目标图像的超分辨重建,使其达到高分辨、小视场目标图像的分辨率水平;设计了10组双相机系统的仿真实验,并与双三次插值、小波域插值和学习自身的重建等3种流行算法进行对比.实验结果表明,本文算法取得了最好的重建效果,时间代价也相对较小,并且重建评价指标PSNR比传统双三次插值高约0.26.

“海洋一号”D卫星海岸带成像仪双相机几何拼接

实现海岸带成像仪双相机分片影像的高精度拼接,获得几何无缝的标准影像产品,是海岸带成像仪地面预处理的一项核心技术。文章根据“海洋一号”D卫星海岸带成像仪双相机的物理结构及其成像机理,重点介绍了一种基于虚拟化拼接的高精度几何拼接方法,主要包括在轨几何定标和虚拟化拼接两个部分。对海岸带成像仪分片影像数据进行了几何拼接试验,结果表明:文中所提方法获得的拼接影像的内部几何精度可以达到优于1个像素,说明海岸带成像仪具有良好的几何性能。

基于滤光轮双相机系统的高光谱分辨率成像

滤光轮光谱成像系统在光谱成像领域应用广泛,空间分辨率高,但是光谱分辨率较低。针对这一问题,提出了基于滤光轮双相机系统的高光谱分辨率成像,设计了一种基于插分补偿的多光谱计算重构方法,实现系统的高光谱分辨率、高空间分辨率成像。首先利用滤光轮双相机成像系统采集多光谱图像以及RGB图像,然后从多光谱图像获取离散的光谱响应曲线,最后根据RGB三通道数据与光谱高维数据之间的映射关系以及能量守恒定理,进行光谱响应曲线的插分补偿并实现高光谱分辨率成像。实验结果表明,本文方法能够在保持空间分辨率的情况下,高效地实现光谱分辨率为5 nm甚至更高光谱分辨率的成像,重建结果与真实值的均方根误差为0.017 1,具有较好的准确性和鲁棒性。

固连双相机多视图重建测量方法设计

大范围场景光学非接触式测量在工程中具有广泛的应用需求,常规基于单相机的多视图重建测量方法需要在场景中加入尺度基准,图像采集过程复杂、对图像重合度要求高。为此提出一种利用固连双目相机进行多视图重建的方法,既继承多视图重建中测量范围大的优势,同时又无须尺度基准,图像采集过程更简单易实现,数据优化过程中还额外增加了双相机固连约束条件。具体实现过程中,首先标定获取安装在固定杆上的两相机的内参数及固连关系,然后使用双相机对待测量区域采集图像并双目交会获取每一时刻的空间点云。计算相邻时刻点云所在坐标系的转换关系,通过传递将所有时刻图像对应相机位姿以及交会点云统一在指定坐标系下,由光束法平差优化相机位姿及点云坐标,由重建点云坐标即可计算待测尺寸参数及形变信息。经实验验证,在5 m范围内,其测量误差最大3 mm,均值1 mm。该方法可以满足大尺寸物体、大范围场景的测量需求且稳定可靠。

基于颜色自适应字典的双相机光谱系统重建算法

通过将快照编码孔径光谱成像和普通RGB彩色成像结合,双相机光谱成像系统能够高效地获取场景的光谱信息,具有广阔的应用前景.如何高质量地从压缩采样中重建高光谱图像是该系统需要解决的重要问题.根据高光谱图像与彩色图像在空间结构和光谱响应上的相关性,本文了提出一种基于颜色自适应字典的重建算法,用以提高双相机光谱成像系统的重建质量.首先,利用RGB观测分别训练三通道非负字典.然后,以彩色相机的光谱响应曲线为指导,为每一个谱带选择光谱相关性最大的字典.最后,完成高光谱图像的稀疏重建.高光谱数据库和遥感数据库的仿真结果均表明,本文提出的算法能够大幅度提升双相机光谱成像系统的重建质量.

基于双相机和五相机倾斜摄影方法的三维建模对比分析研究

以倾斜摄影测量技术为基础,利用五相机和双相机倾斜摄影系统获取数据,并借助Smart3D Capture建模软件进行三维重建。根据建模成果对比分析两种倾斜摄影方法的优势及局限性,对测绘生产单位具有一定的经验指导和参考作用。

带自稳定双相机的低空无人飞艇航测系统

研发了一套自稳定双拼相机低空无人飞艇航测系统。该系统以无人飞艇为飞行平台,以带稳定平台的双拼相机为影像获取设备,以测绘城区1∶2000以上大比例尺地形图为应用目标。通过实验对该系统的设计原理和达到的成果精度进行验证,结果表明,采用该系统进行低空摄影测量可达到测绘1∶2000以上大比例尺地形图的精度要求。该系统已成功应用于地形图测绘、城区规划、三维城市建模、矿区开采沉陷损害评估等领域。