一种大场景下的棋盘靶标角点自动定位算法

针对棋盘图案,提出一种亚像素精度的角点自动定位算法.该算法采用由粗到精的分层次检测策略,首先通过投影算法自动定位靶标图像中棋盘子图像的大致位置;其次在棋盘子图像中进行Hough变换,并根据角度投影图和幅值投影图进行棋盘角点的初步定位;最后在初步定位的角点邻域内通过高斯灰度插值和Harris算法得到最终的亚像素精度的角点位置.此外,本文还利用Hough变换提取的直线对角点进行自动排序.实验结果表明,该算法自动化程度较高,能够在大场景中自动定位靶标及其角点位置,而且精度较高,适用于大场景环境下畸变较小的摄像机的标定.

一种大场景下的棋盘靶标自动定位算法

在大场景且背景影响较大的测量环境下,目前常见的用于相机标定的角点提取算法无法准确获取棋盘靶标的角点,因此针对棋盘靶标图案,提出一种大场景下的棋盘靶标自动定位算法。该算法根据棋盘靶标的结构特征,首先由加权亮度矩和灰度梯度投影算法自动定位图像中可能的棋盘靶标区域,其次在棋盘子图像中利用Hough变换验证该棋盘靶标所在区域的有效性。实验结果表明,该算法能够在大场景中自动准确地定位出棋盘靶标区域,为后续进一步高精度角点定位奠定良好的基础。

基于单目视觉和棋盘靶标的平面姿态测量方法

针对平面目标姿态测量问题,提出了一种基于棋盘靶标的单目视觉测量方法,设计安装简单,在保证测量精度的同时简化了测量过程。首先,基于棋盘靶标对摄像机进行标定;然后,利用单应性条件得到外参矩阵,并利用Givens矩阵对外参矩阵进行分解,求得姿态角;最后,在靶标任意安装的情况下,基于旋转矩阵约束条件研究了安装偏差的自标定方法。实验结果表明:距离3m时,在静态测量时垂直光轴方向姿态角的测量精度可达0.02°,其他两个姿态角的测量精度可达0.05°;动态测量时垂直光轴方向姿态角的测量精度可达0.1°,其他两个姿态角的测量精度可达0.5°。

利用双激光器标定激光测头的光平面

提出了一种可以在现场对激光扫描测头进行光平面标定的方法。依据摄像机标定的模型,建立了光平面的数学模型,设计了用两条不平行的激光光条交替出现在标定棋盘上的方法,用来获取更加精确的特征点。在摄像机视场范围内,多次变换棋盘标靶位置,得到更多的特征点。坐标变换后对这些特征点进行平面拟合,得到激光平面在摄像机坐标系下的方程。试验结果表明:光平面标定的平均误差为0.028 mm。在三坐标测量机上验证其测距精度,结果表明激光扫描测头测距的最大误差为0.031 mm,说明本文方法具有较高的标定精度,且适合现场标定。

基于共面法的结构光自扫描测量系统参数标定方法

针对结构光自扫描测量系统参数标定问题,提出了一种基于共面法的高精度标定方法,能够同时标定系统的内外参数。建立了相机和系统模型,采用张正友方法标定相机和平面棋盘靶标内外参数,针对系统标定需求完成了靶标位置规划,在同一光平面下变换靶标位姿获取共面光条中心点,利用多组中心点数据分别求解各光平面方程。由于多个平面交线不唯一,定义了优化目标函数对振镜转轴在相机坐标系下的表达进行优化求解,求得振镜坐标系与相机坐标系的转换矩阵完成标定。该方法标定过程简单,算法运算量小,便于现场标定。结果表明,标定方法具有较高精度,能够满足测量要求。