基于改进DLT算法的单目标识别跟踪研究

为了提高DLT算法在视频中运动目标物体的跟踪鲁棒性、稳定性、实时性,对DLT算法进行改进。通过中值光流法计算初始位置和预测位置像素点灰度值的欧氏距离;运用一种新的在线学习机制P-N学习,用标记样本训练分类器,修改错误的正负样本,然后通过分类器对未被标注的数据进行标注,依次进行迭代训练;利用误差法和NCC法筛选出跟踪点,根据跟踪点的位置和距离的变化计算出目标框的大小和位置,实现目标跟踪。结果表明,改进后的DLT算法的目标跟踪的鲁棒性增强,能够根据目标框的实际情况获取有效的特征点,减少视频流中的目标过大或过小导致跟丢的情况。

空间点的多视图DLT三维定位

物理点的三维定位是计算机视觉实现特征提取、模式识别、测绘、运动分析的基础,为了减少遮挡的影响及增大视场面积,可以通过多视图实现点的三维定位,但目前使用专门仪器设备及专门软件实现,定位的点数、二次开发功能都有一定限制。本论文提出一种基于直接线性变换(Direct Linear Transformation,DLT)的物体上点的世界坐标系下的三维定位方法,适用于单台相机移动获取的多视图实现的静态结构体点的定位,也适合于多台相机同时拍摄获取的机器上点的三维动态定位。采用DLT方法进行各相机(或不同位置下的相机)进行标定获取内外参数,即布置6个以上不共面且坐标已知的控制点,根据空间三维坐标与图像二维坐标的线性变换关系列出方程组,通过最小二乘法对相机内外参数进行线性估计;再利用这些内外参数实现点的三维定位,即依据空间几何线-线交会原理利用最小二乘法求解实现空间点的世界坐标测量。论文论证了本方法的原理,提出了方法的步骤,并以水田平地机为试验平台,测量平地铲上待测点的世界坐标来验证。试验结果表明:该方法测得的坐标在X,Y,Z方向的平均绝对误差为4.19 mm,3.97 mm,3.69 mm,空间相对距离误差为0.81%,满足一般测量精度要求。进一步提高精度可以考虑在标定步骤中校正相机失真。基于一台或多台相机得到的多视图,该方法能够实现任意多个物理点的世界坐标测量,测量结果不受相机位置影响。

基于LCD和二维DLT的相机标定方法

近年来，三维目标建模一直是计算机视觉及摄影测量领域的研究热点，数码相机技术的发展使得普通数码相机在摄影测量领域的应用越来越广泛，相机（或摄像机）标定成为一项关键技术。本文提出了一种基于液晶显示器（LCD）的相机标定新方法，详细论述了其标定过程和标定理论。并通过实验证明了该方法的可行性。

相机检校DLT算法的改进

传统的相机检校直接线性变换(direct linear transform,DLT)算法中,利用最小二乘方法求解相机内方位元素以及畸变参数。在实际应用过程中,误差方程的系数矩阵是非奇异矩阵,但是检校场纵深程度不够大,使得系数矩阵条件数过大,其他因素的微小搅动将会引起计算结果的很大变化,因此使得误差方程呈现出病态。针对该情况,文章提出了一种简易检校场建立方法,并引用病态整体最小二乘方法对相机检校DLT算法进行改进,以适用于该检校场解算相机的畸变参数,最后用算例验证其可行性。

摄像机位姿的加权线性算法

针对摄像机位姿问题提出了一种加权线性方法,其关键思想是通过加权使经典线性方法的代数误差近似于重投影算法的几何误差,从而达到接近于最大似然估计(Levenberg-Marquardt简称ML)的精度.通过对经典DLT(direct linear transformation)算法和EPnP算法使用加权的方法,给出了加权DLT算法(WDLT)和加权EPnP算法(WEPnP).大量模拟数据和真实图像实验结果均表明,WDLT和WEPnP算法不仅能提高DLT和EPnP算法的精度,而且在深度较小的情况下优于Lu的非线性算法.

地面三维激光扫描仪与外架数码相机间安置参数的高精度标定

提出了地面三维激光扫描仪与外置数码相机安置参数的高精度标定方案。首先,利用商业化近景摄影测量系统对相机内参数进行单独标定;然后,利用回光反射标志作为二维和三维匹配的同名控制点,对直接线性变换进行拓展应用,在算法迭代过程将内参数作为已知值对外参数进行求解;最后,根据相机数据采集特点确定其拍摄全景时多张影像之间的位置关系,对多张影像的外方位元素进行求解,从而实现全景点云与全景完整影像之间的映射。进行了实验测试,利用安置参数标定结果反求验证点像素坐标与真实测量结果之差验证了本文标定方法的精度和可行性。实验显示:点云与影像间的映射精度可达到1像素左右;相机拍摄全景获取的影像与全景点云可以实现正确映射,表明提出的标定方法正确,满足纹理贴图及将影像作为特征提取辅助信息的精度要求。

线阵推扫式影像近似几何校正算法的精度比较

线阵推扫式影像严格几何校正需要轨道星历参数和传感器参数 ,但在实际应用中有时无法得到这些数据 ,此时一般采用直接线性变换、一般多项式、改进多项式、有理函数等模型进行近似几何校正。在简要介绍了几种近似算法的数学模型后 ,重点讨论了利用SPOT和IKONOS图像所进行的各种实验分析和精度比较。结果表明 :有理函数模型精度最高 ,可达到子像素级 ;直接线性变换模型的精度在控制点分布状态良好时可达到 2个像素 ;一般多项式模型的精度 ,对于平坦地区的影像大约在 1个像素左右 ,但受地形起伏的影响较大 ;改进多项式模型的精度随多项式的阶数变化而变化 ,几乎不受地形起伏的影响 ,选择适当阶数的改进多项式模型可以获得较高的几何校正精度。此外 ,在选择某一种方法进行线阵推扫式影像近似几何校正的时候 ,还应该综合考虑精度、算法复杂性、对已知数据的要求等多种因素。实验表明 :对于线阵推扫式影像的近似几何校正 ,改进多项式模型精度较高、计算量较小、对控制点要求较低 。

一种基于非正射遥感影像直接生成三维地形图的方法

地形的真实性是地形三维可视化的重要组成部分 ,在地形表面叠加纹理图象是一种理想的提高地形真实性的有效方法。本文介绍了利用直接线性变换确定纹理图象与地形透视图之间的映射关系 ,直接生成三维地形透视图的一种方法 ,缩短了地形三维透视图生成周期 ,大大提高了制作三维地形透视图的效率 。

近景摄影测量控制点布设方案的研究

随着计算机技术的飞速发展和近景摄影测量应用范围的日益拓广，非量测用摄影机作为影像信息的获取手段亦已显出其优越性。在真正建立非量测用摄影机所摄像片与目标物间已知的数学关系中，控制点起着不可缺少的桥梁作用，不论是控制点的布设还是数量都将直接影响到目标物物方坐标的解算精度。利用手持式１２０相机，就直接线性变换算法中控制点的分布对物方坐标解算精度的影响进行了模型设置和控制点选择的实验，取得了满意结果，并就此对直接线性变换算法中控制点的选择问题得出了很有意义的结论。

圆心不对称投影修正的相机标定

采用圆心作控制点的相机标定方法需要修正由不对称投影引起的投影误差,以提高标定精度。本文根据成像模型推导了基于直接线性变换法的投影误差计算公式。提出了先估计投影变换矩阵,直接用其元素计算空间圆在图像平面上的投影,对圆心的图像坐标进行修正后,再次计算投影变换矩阵。该方法无需矩阵分解,避免了不同坐标系的转换。模拟实验结果证明了投影误差计算公式的正确性。实际实验表明,在相机分辨率为780pixel×582pixel,空间圆半径为20mm时,修正误差后的标定误差为0.19pixel,优于未修正时的误差0.20pixel,结果表明该方法可行有效。

用数码相机测量斜拉桥拉索模型的变形

结合数字近景摄影测量技术的优点及斜拉桥拉索变形的特点,利用普通数码相机对斜拉桥拉索模型的变形进行非接触式测量。考虑到相机光学畸变的直接线性变换,在确定变形平面的基础上,利用单张相片求解目标点物方三维坐标。介绍了实验的整个过程,包括控制点布设、相片拍摄、参数求解、变形平面确定、拉索上目标点变形值计算等。通过对已知点检验证明了用本文方法得到的变形测量精度能满足对桥梁模型进行分析研究的要求。

单张大角度影像后方交会初值确定方法

为建立一种确定单张大角度影像位姿初值的计算机视觉方法,将共线方程描述为矩阵形式,在齐次坐标系下将像方坐标与物方坐标分别做归一化处理;通过加权直接线性变换方法估计得到物像间的投影矩阵,将其奇异值分解得到旋转矩阵和平移向量,经转化得到摄影测量中的外方位元素.研究结果表明:该方法确定的位姿初值模型形式简洁,容易收敛,精度能够满足影像量测对位姿初值的需要.

基于PC-crash的直接线性变换法车速误差修正模型

直接线性变换(DLT)法车速测算是交通事故中视频图像车速鉴定的有效方法,但由于测算过程中系统误差和偶然误差,会造成测算速度与实际速度相差较大。通过对各种误差形成原理的分析,提出了一种针对DLT车速测算的误差修正模型。结果表明,该误差修正模型正确可行。通过本修正模型,大大提高了DLT车速测算的精度,拓展了车速测算的应用场景。

一种新的影像位姿直接估计方法

针对影像位姿耦合不易直接求解的问题,建立了一种高精度分层位姿参数估计的方法。首先,通过选择3点构成面积最大的像点对应的物点作为基点,经投影方程的改化形式方程,得到估计深度及平移信息;然后利用旋转矩阵保范性获得相机外参线元素尺度参数;最后,将问题转化为由向量估计旋转关系问题,利用Procrustes理论得到外参角元素的最佳估值。该方法可有效解决该深度与耦合位姿参数难以处理的问题。试验证明,此方法确定的位姿参数估计模型形式简洁,容易收敛,参数估计精度较直接对投影矩阵分解方法质量要高。

高精度红外光点位置检测分析系统

高精度红外光点位置检测分析系统是基于光电位置敏感器件、立体测量学研制而成的运动物体分析系统。它能快速、准确地测出运动物体各特征点的瞬时位置 ,并在此基础上进行分析计算 ,给出三维坐标及针对具体应用领域的特征曲线和参数。该系统可应用于人体运动检测。

一种有效的双目视觉动态检校方法

针对采用普通视频CCD摄像机进行立体动态量测,存在镜头畸变差大、图像分辨率低、有效焦距不确定等问题,提出了一种利用物方空间已知几何关系,解决该问题的方法与计算步骤,这其中包括:像方特征点线的实时自动提取;像点坐标的自动解算量测;摄像机成像(含畸变差)数学模型的建立;通过三维直接线性变换法进行CCD摄像机内外方位元素的解求及物方空间点的获取等内容。实验结果表明该方法基本适用于对精度要求不高的动态量测中。

基于单像视觉的平面透视影像度量纠正方法

该文针对基于单幅影像的建筑物三维重建,提出一种对平面的透视影像进行度量纠正的方法。利用建筑物立面上的平行线作为约束条件,计算相应平面的透视影像上的灭点、灭线、投影中心及其他特征点线,以二维直接线性变换表达平面的透视影像与其平行影像间的变换关系,对建筑物立面影像进行纠正,通过纠正生成具有度量特性的平行影像。文章重点阐述了生成平行影像的原理和算法,同时也介绍了获取平行影像的长度比例的方法,并进行了算法的实现和实验,最后根据实验结果进行了误差分析。

基于RPC模型的星上遥感卫星影像快速正射纠正

针对基于有理多项式系数(rational polynomial coefficients,RPC)的逐点法正射纠正计算量繁复、影像耗时过长,不能满足大数据量的卫星影像数据星上快速正射纠正的需要等问题,提出了基于像平面坐标的二维直接线性变换(DLT)光学遥感卫星影像星上快速正射纠正的方法。考虑到影像正射的精度和可靠性等需求,探究采用二维DLT进行影像正射的算法策略,并与逐点法正射纠正进行对比试验,在减小影像正射纠正的计算量、提高影像正射的速度和效率的情况下,尽可能保证正射的精度。试验结果表明:通过对比分析二维DLT的精度和效率,基于像平面坐标对应关系的二维DLT光学遥感卫星影像星上快速正射纠正理论及方法切实可行。

数字摄影全站仪的检校

摄影全站仪系统是一种全新的摄影测量系统,该系统将非量测型数码相机安装在全站仪上,构成一个包括全站仪、非量测型数码相机、检校条的集成系统。详细介绍该系统的硬件组成及其几何关系,并采用直接线性变换(DLT)解算出了相机的姿态偏移量,其精度达到一定要求,可以应用到精度要求不高的各个工程领域。

非量测相机附加参数光束检校改进算法研究

非量测相机在无人机航测等领域应用中存在光学畸变大、无法记录内方位元素等缺陷,文章提出一种直接线性变换(direct linear transformation,DLT)和附加参数光束法协同检校算法,利用DLT求解出的内、外方位元素作为附加参数光束平差法的初始值,通过附加参数光束法完成整体平差,弥补DLT只能独立处理单个模型的不足,并满足光束法对初始值高精度的需求;同时考虑非量测相机比例尺不一致误差与坐标轴不正交误差,利用这2类误差参数进一步优化附加参数光束法的数据处理模型。文中以武汉大学室内三维控制场为例,对检校参数进行精度评定,验证该算法的可行性。实验结果表明,该算法可明显提高非量测相机检校精度,其检查点坐标精度在DLT的基础上提高19.17%,且引入的参数不影响其他参数的解算。