透视投影变换中椭圆中心畸变误差模型及其仿真研究

针对在三维视觉检测应用中 ,空间椭圆中心的透视投影变换存在畸变误差的问题进行了研究。基于透视投影变换和空间解析几何理论 ,建立了在摄像机的像平面上该畸变误差的数学模型 ,并进行了仿真研究 ,获得了该畸变误差的变化规律 ,从而为圆孔 (椭圆孔 )或圆柱 (椭圆柱 )类工件的中心位置的视觉检测、结构光三维视觉检测应用及视觉检测中的 CCD摄像机内部参数标定等问题的有效解决 ,提供了一个有效的理论依据 。

视觉检测中椭圆中心成像畸变误差模型研究

针对在三维视觉检测应用中 ,空间椭圆的中心经摄像机针孔成像后存在畸变误差的问题进行了研究 .基于透视投影变换和空间解析几何理论 ,建立了在摄像机的像平面上该畸变误差的数学模型 ,从而为圆孔 (椭圆孔 )或圆柱 (椭圆柱 )类工件中心位置的视觉检测、结构光三维视觉检测应用以及视觉检测中的CCD摄像机内部参数标定等问题的解决提供了一个有效的理论依据 。

二进制偏移载波调制信号畸变误差评估指标

针对三种常见的信号畸变,给出完善的畸变误差评估指标,从而能够全面评估畸变误差。同时采用提出的评估指标对北斗全球系统B1频段上的基线信号BOC(14,2)及MBOC(6,1,1/11)信号进行评估。所提出的畸变误差评估指标能够用于评估现代卫星导航信号的畸变误差,对现代导航信号体制设计及完好性监测均具有指导意义。

数控机床光学测量系统畸变误差及其成因研究

光学非接触方法测量在数控机床和机械制造中应用非常普遍,但各种光学测量系统都会或多或少产生各种误差。数据缺损、离焦误差、畸变误差和量化误差是影响测量系统精度的主要误差源。通过建立光学测量系统数学模型,推导出畸变误差数学模型,找出其成因,为各种测量系统误差的校正或补偿提供参考。

基于均匀相位采样提高阻抗谱测量精度的研究

周期性信号采样中,等效采样利用较低采样频率的A/D转换实现高频周期信号的采集,一定程度上弥补欠采样测量精度低的缺陷。为了有效地提高高频测量中阻抗谱测量精度与稳定性,提出一种基于等效采样思想的均匀相位采样的阻抗谱测量方法。利用单片机共时钟基准的模/数转换器(digital to analog convertor,DAC)与数/模转换器(analog to digital convertor,ADC)模块,在完成激励信号产生、输入输出信号同步采集的基础上,合理设计激励信号频率、采集频率与信号重构方法,实现高频信号单周期内均匀相位分布的等效高频采样,同时为克服常规A/D转换速度条件下难以准确实现高频阻抗谱测量的问题提供了新思路。从误差假设与拟合算法的角度,理论上分析证明了该方法降低误差的原因。并通过两种等效电路模型的阻抗谱测量对比实验,表明该方法在所设计的20~100 kHz高频段上,阻抗测量精度与稳定性得到了显著的提高。

基于单幅图像的摄像机畸变参数估计方法

摄像机畸变参数估计是摄像机标定的重要步骤.针对已有的摄像机畸变估计方法大多数为首先对无畸变下的摄像机参数进行标定,再进一步估计畸变参数,导致畸变参数估计过程复杂的问题.采用单应矩阵直接估计畸变参数,提出一种基于单幅图像的摄像机畸变参数估计算法.首先利用图像主点附近的图像特征点估计空间平面到图像平面的单应矩阵,然后利用该单应矩阵估计图像畸变误差和畸变参数,最后采用非线性优化算法对单应矩阵与畸变参数进行整体优化.模拟数据与实际图像的实验结果验证了本文算法的有效性;由于该算法仅需要1幅图像即可估计畸变参数,因此有效地提高了摄像机标定方法的灵活性.

激光自准直测角中零位畸变模型及仿真

基于透视投影变换和空间解析几何理论,提出了一种新的激光自准直测角模型建立方法,通过对像点的椭圆轨迹中心与系统基准零位的分析,建立了基准零位畸变误差模型,并进行了仿真研究,获得了该误差的变化规律,为激光自准直测角系统标定、基准零位的确定等问题的有效解决提供了一个有效的理论依据,具有一定的理论意义和工程实际应用价值。

PSD安装倾斜误差对光斑定位影响的研究

针对入射光能量为高斯分布时,位置敏感探测器(PSD)安装倾斜影响光斑定位的问题,建立了光斑定位畸变误差数学模型,并进行了仿真。仿真结果表明,光斑定位畸变误差随着PSD倾斜角度、高斯光束的束腰半径和与光束束腰之间的距离的增加而增加,其中前两项的变化对PSD光斑定位精度的影响在小范围内可以忽略,最后一项影响较大。所建立的光斑定位畸变误差模型及仿真结果为PSD的实际工程应用提供了有效的理论依据。

PSD安装倾斜误差对光斑定位的影响

针对入射光能量为高斯分布时,位敏探测器(PSD)安装倾斜影响光斑定位的问题,建立了光斑定位畸变误差数学模型,并进行了仿真。仿真结果表明,光斑定位畸变误差随着PSD倾斜角度、高斯光束的束腰半径和与光束束腰之间的距离的增加而增加,其中前两项的变化对PSD光斑定位精度的影响在小范围内可以忽略,最后一项影响较大。所建立的光斑定位畸变误差模型及仿真结果为PSD的实际工程应用提供了有效的理论依据。

扫描仪误差校正的应用研究

为了解决扫描仪图像畸变问题,提出用标定板对扫描仪进行误差标定的方法。该方法在对产生畸变误差的原因和特点进行分析的基础上,将从扫描仪获取的图像进行灰度变化和细化处理,通过MFC编程获取标定板上圆心的实际坐标并存储于结构体中,然后将其与标定板的理论圆心坐标进行对比分析,得到扫描仪误差的规律,最后根据误差分布规律,采用分段系数补偿的方法,对扫描图像进行标定。实验结果表明经过误差标定后能够较好地消除图像的畸变误差。

基于DLT模型的摄像机标定简化方法

在忽略摄像机镜头畸变误差的情况下,通过建立像坐标系与物坐标系,利用DLT模型,结合最优化算法的标定方法和两步法,由于在物坐标系中平面物体的任意一点在Z轴上的分量为0,减少变量数至5个,从而推导出一种简化的摄像机标定方法。借助实例,在文中建立的2个命题的基础上,通过对圆的切线、切线交点及所成像的几何关系确定的的坐标进行参数求解,得到确定模型的二维像和三维像。此外,考虑到更为一般的情况,引入畸变误差(径向误差),对模型先忽略误差项,得到初始参数值,然后利用迭代方法求解。

系统标定中的透视投影模型

以相机的透视投影模型为基础,根据椭圆拟合与投影变换,建立使用特定靶标计算两相机相对位置的标定模型。分析在不同坐标系下物点与像点的坐标转换关系,分别通过椭圆拟合模型和精确模型,提出求解空间圆的圆心在像平面上的像坐标的算法,并对精度和稳定性进行检验与分析。分析结果表明,椭圆拟合模型求解较简单、方便;基于透视投影变换规律的精度模型结果较精确,但需给出较多的相机外部参数。

扫描仪精确标定与基于扫描图像的精密测量

分析了普通平板扫描仪扫描过程中引入畸变误差的成因和特点,提出并实现了用分布于待测图像四周的正交网格对包括待测图像在内的全场进行标定的方法和算法.标定后精度提高一个数量级以上,全场几何标准偏差在2～3微米以内,使普通扫描仪可用于精度要求极高的工程测量.用扫描仪将干板等介质记录的图像数字化,通过标定,修正扫描过程中引入的畸变误差,即可利用数字图像处理技术进行自动和半自动的精密测量.

激光自准直测角系统安装误差分析

分析激光自准直测角系统的安装误差,得出误差主要来源:光学系统和PSD的倾斜安装。针对光学系统的倾斜安装,建立畸变误差模型并仿真分析,得出结论:光学系统光轴平行于转轴时,像点坐标不因平面镜旋转角度的不同而存在误差,变化的仅是折射光线与光轴的夹角;光轴与转轴相交时,像点坐标随光轴与转轴的夹角、焦距和平面镜初始位置法线与转轴夹角的变化而产生较大的畸变误差。建立的误差模型及仿真结果为提高激光自准直测量精度提供了一个有效的理论指导,具有一定的工程实际应用价值。