基于分块的摄像机内外参数标定方法

针对平面图像测量中平面相对于摄像机的外参数标定误差较大而测量精度较差的问题,提出一种基于分块的摄像机内外参数标定方法.将图像平面划分成多个子空间,在每个子空间上分别进行被测平面外参数和摄像机畸变系数的标定.在对系统非线性畸变分析的基础上,提出子空间划分标定与合并方法,并给出用分块方法描述的平面外参数表达式.对平面上卡尺的测量实验结果表明,采用分块的畸变内参数和平面外参数标定方法能取得较高的图像测量精度.     

非线性最优机器人手眼标定

提出一种基于最大似然估计的非线性最优手眼标定算法,并采用该方法对机器人进行了手眼标定.由于机器人系统的运动学正解及相机的外参数推定都包含误差,因此不能满足手眼标定矩阵方程,从而导致现有机器人手眼标定算法对观测噪声较为敏感.新算法根据包含噪声的测量值来估计它们的真值,使得测量真值满足手眼标定方程,并且在欧拉刚性变换矩阵空间中可使真值和对应的测量值的距离最小.通过数值仿真和真实机器人手眼标定实验,将新算法与现有2种经典的手眼标定算法进行了比较,结果表明,新算法在估计误差、对位姿变换次数的敏感度和稳定性方面均优于经典算法.     

三维姿态测量系统的安装误差

研究了倾角仪相对于电荷耦合器件的倾斜安装误差的标定方法和补偿技术.运用旋转矩阵描述了传感器之间的相对位置关系,并由此定义了3个安装误差参数,通过旋转矩阵的复合变换推导了测角系统因倾斜安装倾角仪而造成的测量误差的表达式,采用蒙特卡罗方法分别分析了3个安装误差参数对系统测量误差的影响,最后给出了3个安装误差参数的标定方法并进行了基于高精度三轴转台的安装误差补偿实验.实验证明所提方法有效地减小了倾角仪的倾斜安装误差对角度测量的影响,使系统获得了更高的测量精度.     

可获取彩色纹理的PMP三维测量系统

设计了一种基于相位测量轮廓术、可获取彩色纹理的三维测量系统.它采用黑白摄像机作为图像传感器,分别投射三原色光到物体表面,测出它们的反射光强,通过色度学方法计算出R、G、B值,得到彩色纹理.在摄像机标定方面,利用镜头光心附近几乎无畸变的特性,提出先用靠近图像中心的标记点标定出变换矩阵M,再用图像边缘的标记点标定出畸变参数,避免了求解非线性方程组.实验表明,该系统具有较高的测量精度.     

机器视觉尺寸检测系统中安装误差分析

利用齐次坐标变换建立了面阵CCD尺寸检测系统中从工件平面到CCD平面的坐标变换关系，得出了无误差测量的变换公式，并讨论了这种投影变换的特点及在不精确测定安装参数的情况下对各被测尺寸分别标定进行测量的方法。     

基于射影不变性的单幅图像测量

设计了一种由正方形及其内切圆组成新的平面模板,在此基础上提出了一种基于射影不变性的单幅图像测量方法。在该方法中,首先利用Canny算子检测出空间平面和平面模板的图像中直线和椭圆的特征;然后运用最小二乘法拟合出直线和椭圆的方程,从而可以得到直线与椭圆的切点;根据射影几何中直线和点的结合性保持不变的性质,得到空间平面上的点与图像特征点间的对应,从而估计出空间平面与图像平面之间的单应矩阵;最后,由单应矩阵实现了对空间平面上任意两点距离的测量。模拟实验和真实图像实验说明本文的方法是可行的。     

数字光栅投影轮廓测量系统不确定视角标定法

建立了数字光栅投影轮廓测量系统的简易标定模型,以实现测量系统的简便化和便携式应用。该标定模型基于绝对相位提取和空间映射技术,仅需确定像面坐标和绝对相位到空间坐标的转换矩阵。标定矩阵由Levenberg-Marquardt算法优化求解,其中所需的已知空间点阵列借助新型虚拟三维靶标实现。该虚拟靶标基于不确定视角摄像机标定法,仅需要一个平面靶标,避免了使用昂贵的平移设备,极大地降低了标定系统的成本和复杂度。对标定系统进行了大量实验,并使用标定球对测量系统进行了测量精度评价。实验结果表明标定精度高于0.2mm,证明该标定法具有很好的应用价值。     

一种基于奇异值分解的分层重构算法

以仿射投影来逼近透视投影,采用共轭梯度法迭代估计射影深度,通过测量矩阵的奇异值分解实现射影重构.在摄象机内参数已知的情况下,求解一个满足欧氏重构条件的4×4非奇异矩阵,由此矩阵将射影重构变换为欧氏重构.实验结果表明该算法是行之有效的.     

数字光栅投影轮廓测量系统不确定视角标定法

建立了数字光栅投影轮廓测量系统的简易标定模型,以实现测量系统的简便化和便携式应用。该标定模型基于绝对相位提取和空间映射技术,仅需确定像面坐标和绝对相位到空间坐标的转换矩阵。标定矩阵由L evenberg-M ar-quardt算法优化求解,其中所需的已知空间点阵列借助新型虚拟三维靶标实现。该虚拟靶标基于不确定视角摄像机标定法,仅需要一个平面靶标,避免了使用昂贵的平移设备,极大地降低了标定系统的成本和复杂度。对标定系统进行了大量实验,并使用标定球对测量系统进行了测量精度评价。实验结果表明标定精度高于0.2mm,证明该标定法具有很好的应用价值。     

基于射影不变量的摄像机标定

为解决摄像机标定过程中自动寻找标定物平面上的特征点与图像平面上特征点的对应关系问题,将射影空间几何不变量性质应用到对应点的寻找过程中,通过交比不变性确定标定物和图像上的5个特征点的对应关系;再从5个特征点对中取出任意3个点对,确定标定物和图像上其他特征点的对应关系.实验结果证明:该方法标定准确,标定过程自动、快捷.     

激光振镜扫描系统的快速软件校正算法研究

针对激光振镜扫描系统的图形畸变，根据由成像系统引起的几何畸变的后验校正法提出一种二次曲线校正模型．对于图形中每一条发生几何畸变后的直线，用二次曲线在水平和竖直方向去拟合，然后求得反变化的校正函数来校正图形的畸变，从而获得了一种准确快速的校正算法．该算法先拟合像场平面中最大边界直线发生畸变后的曲线，再求它的畸变量，并按比例求得像场中其他直线的畸变量．该算法的校正函数比从振镜扫描系统几何畸变公式导出的校正函数简单、实用，所用时间少．     

基于模板匹配的细菌鉴定系统摄像机标定方法研究

在研究传统摄像机标定原理及方法的基础上,针对传统方法的不足,提出了基于CCD的细菌自动鉴定系统的一种特殊的基于模板匹配的单目摄像机标定方法。该方法直接将基于CCD细菌鉴定系统中的96孔酶标模板作为辅助标定装置,仅要求全自动微生物鉴定系统中的摄像机摄取任一幅模板图像,即可根据射影几何内秉的约束条件完成对系统中CCD摄像机焦距、摄像机高度等有效参数的标定,计算量小,有一定的实用性。通过对该方法标定结果与基于空间三角形的标定算法所得结果进行实验比较,证明了该方法的有效性。     

射影几何的应用分析

阐述射影几何学有关定理和结论,探讨了射影几何中仿射变换、交比、调和分割在解决平面几何问题中的应用,以及利用透视对应完成几何作图的应用.     

一维射影对应点列的反演性

研究了一维射影对应点列，提出了一维射影对应点列的反演性及其一系列结论，更加形象地揭示出射影对应的内在规律，并由此可用简便的反演作图法解决射影交换问题。     

OCDMA System Signature Code Design Theory Via Finite Projective Geometry

Optical orthogonal code is the main signature code employed by optical CDMA system. Starting from modem mathematics theory, finite projective geometry and Galois theory, the essential connection between optical orthogonal code designing and finite geometry theory were discussed; find out the corresponding relationship between the parameter of OOC and that of finite geometry space. In this article, the systematic theory of OOC designing based on projective geometry is established in detail. The designing process and results of OOC on projective plane PG（2, q） and on m-dimension projective space are given respectively. Furthermore, the analytical theory for the corresponding relation between OOC with high cross-correlation and k -D manifold of projective space is set up. The OOC designing results given in this article have excellent performance, whose maximum cross-correlation is 1, and the eardinality reaches the Johnson upper bound, i.e. it realizes the optimization in both MUI and system capacity.     

摄像机模型及其参数计算

在射影几何的基础上描述了一个摄像机及成像系统的模型,给出了模型参数的两种计算方法。该方法已用于一个三眼立体视觉系统摄像机及成像系统模型参数的计算,所得参数用于三维坐标的计算,最大相对误差小于3.4%。该模型适用于类似成像系统的校正、反透视投影、2.5维及3维信息的计算。     

代数结构与几何基础Ⅰ──域上的射影几何

定义了域上的射影几何，证明了；它满足Ｈｉｌｂｅｒｔ几何公里体系中的结合公理；如果是有序域上的射影几何，则更满足顺序公理．     

射影变换与中学几何

本文通过具体实例说明射影变换在几何问题的证明、作图、作图的可能性、以及高观点指导几何教学等方面的重要作用。     

基于数字投影仪的三维轮廓检测系统

通过对DLP(digital lighting process)数字光处理器投影仪的原理分析,建立了基于透视变换的投影仪原理模型.模型中建立了投影点与空间投影直线的关系,得到光栅平面在空间中的表达式,在此基础上设计编码光栅对空间进行划分.由于编码光栅是一系列的矩形光栅,所以通过编码光栅不同的排列组合对空间进行编码划分,确定空间中每一个光栅面的次序.再由测量系统的空间几何结构关系,得到被测物体表面点的三维坐标,实现了基于数字投影仪的物体表面三维信息测量.实验证明,利用数字光处理器投影仪可以方便地实现编码模式,基于本方法的三维轮廓检测系统结构简单,适合于各种高度变化的物体,可以快速、方便地进行三维信息重构.