光笔式三维坐标视觉测量方法研究

基于便携式双目测量系统,提出了一种新型便携式光笔测量方法。利用标定参数已知的双目像机进行图像采集,结合图像坐标系与空间坐标系的对应关系求得标志点空间坐标;利用最小二乘方法拟合空间直线,得到测头三维坐标与标志点三维坐标数学关系,求解测头坐标。实验结果表明,在摄像机视场范围内,空间坐标测量精度达到1 mm,证明了该光笔测量系统的实用性。     

基于局部单应性矩阵的结构光系统标定研究

在基于结构光测量系统中,投影仪标定对物体的三维测量精度有着直接的影响。通过投影仪投射多幅正交格雷码至棋盘格标定板表面,利用未标定摄像机获得受棋盘格标定板调制的变形格雷码条纹图像,通过局部单应性矩阵方法获得棋盘格标定板各角点所对应的投影仪图像坐标。根据摄像机图像坐标、投影仪图像坐标与棋盘格标定板角点对结构光测量系统进行标定,获得摄像机与投影仪的内参数矩阵以及投影仪图像坐标系在摄像机图像坐标系的位姿矩阵。最后对结构光测量系统进行了标定实验;并使用Samuel Audet标定工具箱、Douglas Lanman标定工具箱与提及的标定方法进行标定误差对比。实验结果表明该方法操作简便,精度高,能较好地标定结构光测量系统参数。     

基于光电测量平台的多目标定位算法

为了提高空中对地面目标定位的效率,达到1次测量、多点定位的目的,提出一种基于光电测量平台的多目标定位方法。首先,建立大地坐标系、地理坐标系、载机坐标系、摄像机坐标系等7个坐标系及坐标系之间的转换关系。然后,根据目标定位过程中测量点、目标点、成像点的几何位置,结合载机姿态角、摄像机姿态角、激光测距、摄像机焦距等参数,推导出拍摄图像中任意像素点在摄像机坐标系中的坐标,并通过坐标变换进一步计算出目标点的经纬度、高度,从而实现多目标定位。利用光电测量平台对地面目标进行定位实验。研究结果表明:与传统的单目标定位相比,多目标定位不仅提高定位效率,而且能满足一定的定位的精度要求,具有较大的实用和推广价值。     

自主车辆视觉系统的摄像机动态自标定算法

为了解决自主车辆视觉传感器在姿态变化后摄像机旋转外参数的在线自标定问题,提出了一种利用道路图像消失点相对不变量的摄像机旋转外参数的动态自标定算法.它首先从汽车采集到的道路视频序列中实时分析道路消失点,然后依据中心极限定理并使用相应的统计量,动态地估计主消失点与消失线参数,最后利用小孔成像模型下的消失线与消失点方程,解析地求得对应于当前统计特征的摄像机外部参数动态解.实验结果表明,在摄像机进行姿态调整后,实验系统使用本算法可在不超过90帧有效图像样本的基础上,能对摄像机旋转外参数进行精确标定,使旋转外参数的绝对误差值收敛于0.001 rad的误差带之内.     

中学数学几种新增坐标系的构造及其应用

鉴于新课程高中数学增加了空间直角坐标系、极坐标系和球坐标系,就这几个坐标系的构造方法、点与坐标的对应关系分别进行了阐述,并对如下问题归纳出一般结果:利用空间向量解决立体几何中的线、面关系、空间角和空间距离的计算;利用极坐标表达直线、圆、圆锥曲线等平面曲线的方程;构建地理坐标系并得到球坐标系与地理坐标系两种坐标的换算关系.     

基于三点透视的人脸姿态估计算法

提出了基于特征点透视变换和人脸统计模型的人脸姿态估计算法.首先建立以左右眼睛点和鼻尖为几何特征点的人脸统计模型,然后推导出这三个特征点在图像平面坐标系和三维世界坐标系间的对应关系,进而得到从图像平面上的三个特征点估算人脸在三维空间姿态的理论方程,最后运用迭代方法给出了一个完整的快速人脸姿态估计算法.实验结果表明,本算法精度高,速度快,具有较好的鲁棒性.     

航磁矢量测量姿态坐标变换技术研究

在航空物探领域,航空矢量磁测目的是测量空间某位置的磁场三分量信息,方法是通过安装在飞行器中的三分量磁力仪实时测量地磁场的三分量数据,并由惯性导航系统实时记录飞机姿态信息。惯性导航设备记录的姿态信息基于地理坐标系,而三分量磁力仪设备测量的磁场值基于载体坐标系。通过分析地理坐标系与载体坐标系之间的对应关系,推导建立航磁测量姿态变换方程,为航磁测量姿态坐标变换提供理论依据。通过姿态坐标变换分析,结合模拟飞行实验,验证了姿态变换方法的正确性和有效性。     

基于主动视觉的机器人末端姿态测量

采用平面校准形及移动摄像机到不同形位摄取图像的方法来进行摄像机校准，由灭点正交性和单对应矩阵的固有特征估计摄像机内、外参数初值，通过非线性优化来最小化投影误差；利用遗传算法求解机器人手眼矩阵，避免了初值估计，可容易地得到机器人执行器末端相对于绝对坐标系的姿态．实验和计算验证表明，这种测量方法是有效的，可以用于机器人校准、机器人辅助测量以及机器人辅助手术等领域．     

基于摄像机标定的实时倒车轨迹算法

通过建立车辆倒车运动学模型, 利用摄像机标定理论, 推导出实时倒车轨迹方程算法. 该算法通过读取倒车运动车辆方向盘的旋转角度值, 可将在世界坐标系下推导的倒车轨迹算法经过摄像机坐标系、 成像坐标系和图像坐标系的坐标变换得到倒车预测轨迹. 该轨迹再经过径向畸变模型矫正后以影像的方式显示. 实验测试结果表明, 该算法生成的预测倒车轨迹精度较高.     

基于共面圆的双目立体视觉分步标定法

计算机视觉中,在对景物进行定量分析或对物体进行精确定位时,都需要进行摄像机标定,即准确确定摄像机的内外参数.为了快速、有效地进行摄像机的标定,针对常用的带有一阶径向畸变的小孔摄像机模型,提出了一种简单有效的分步标定方法.先用预标定法得到左右摄像机主点坐标参数,然后再用TSAI两步法获得左右摄像机的内外参数,最后以左摄像机光心为世界坐标系原点,通过坐标转换关系,进而得到双目视觉的各种标定参数.该方法实验要求低,不需要移动摄像机.通过实验,验证了该方法能够准确、有效地求出各标定参数.     

基于视觉测量障碍位置的车载摄像机标定

障碍位置的视觉测量是车辆辅助驾驶系统研究的一个重要领域,而视觉测量的关键是对车载摄像机的标定。通过比较分析视觉测量中摄像机光轴中心线与景物面之间的几何关系,针对车载摄像机提出了以标定点在图像上均匀分布成网格状进行标定,利用网格插值建立图像坐标和实际坐标之间的映射关系,即车载摄像机的标定模型。经验证该模型简单、精度高,能够有效地测量出障碍的位置信息,适用于车载摄像机的标定。     

一种基于视觉测量障碍高度的车载摄像机标定新方法

从摄像机针孔成像几何模型入手,根据像点与物点之间的线性关系,进而分析车载摄像机景物点的图像坐标与实际坐标之间的关系,研究发现无法通过建立图像坐标与实际坐标之间的映射关系测量出景物的高度。基于此提出了一种新的摄像机标定方法,通过插值法和最小二乘法建立景物的图像高度(景物顶点的图像纵坐标与其在地面上投影点的图像纵坐标之差)与实际高度之间的映射关系,即车载摄像机标定的模型;并对该模型进行测试。测试结果最大偏差为0.078 75 cm,最小偏差为0.013 99 cm,平均偏差为0.034 79 cm,精度可达到0.11%。经验证该方法可精确地测量出障碍的高度,具有一定的实用性及可行性,适合车载摄像机标定,有助于汽车辅助驾驶系统的研究。     

A New Edge-directed Subpixel Edge Localization Method

IntroductionComparedtotraditionalindustry ,microelectronicfab ricationhasthreecharacteristics :highcomplexity ,highprecisionandhighautomatization .Tomeettheprecision ,speedandreliabilityrequirements,machinevisiontech niques,suchasvisionaidedinspectionandregistration ,havebeenintroducedineveryworkingprocedureofinte grated circuitfabricationandsurfacemounttechnology(SMT) .Inspectionandregistrationprecisionmustbecon stantlyincreasedasthesizeofthecomponentbecomessmallerandsmaller .Therefore ,the…     

基于Hough变换和特征点的足球比赛越位判别技术研究

为了辅助裁判员肉眼判别足球比赛越位情况,根据赛前采集的颜色样本,基于数学形态学原理和Hough变换,从彩色图像中分别提取了红、兰方球员和禁区线;基于禁区线上的三叉点和端点坐标获取了端线斜率,由端线斜率将图像旋转至水平方向,并在最接近端线的红、兰方球员之间画出水平越位线.用机器视觉技术辅助裁判员进行足球越位判别是可行的.     

机载三线阵CCD摄影测量的直接解模型与精度分析

机载三线阵CCD摄影测量系统是GPS／INS与三线阵CCD相机联合工作的测量系统．通过GPS／INS给出的投影中心位置、视准轴姿态观测值及三线阵CCD像空间坐标，可以直接计算地面点在物空间的坐标．介绍直接解算的几何模型．并依据共线方程建立地面点像空间坐标与控制点或同名点物空间坐标的关系．从而把问题归结为间接平差，给出了平差的误差方程．最后对直接解算模型进行了精度分析．     

边缘直线拟合确定鱼眼镜头光心算法

为了去除鱼眼图像存在严重的畸变,需要对鱼眼相机进行标定,本文在已知相机参数表的前提下,提出了一种边缘直线拟合来标定最重要的镜头光心坐标算法.该算法利用像素点在图像平面上的物理尺寸及相机焦距,确定相机标定内参矩阵中水平轴和竖直轴的尺度因子.在部分内参已知的情况下,对光心的横、纵坐标在给定范围内进行遍历,校正点到拟合直线加权距离和最小的点,即为所求的光心坐标值.实验结果表明:与常规的标定算法相比,该算法得到的光心坐标减少了由于不精确参数使用带来的累积误差,提高了相机标定结果的精度.     

数码相机定位的优化设计

研究的是数码相机在交通管制中定位物体特征点的优化设计问题．将数码相机成像问题简化为针孔成像问题后,研究了靶标图像与数码相机像平面上图像间的旋转和平移关系,为了使二维图像获取三维信息,建立起图像间的透视投影模型．利用该模型,通过确立标定点与相应的二维图像坐标,运用最小二乘法求解投影矩阵,实现对相机内、外部参数的标定．标定过程中,运用数字图像处理技术,对图像进行二值化处理,提高了数据的准确度和科学可信性,由此解得较为精确的内、外部参数,获得基于此模型的圆心在像平面的坐标表示,分别为A（321,189）、B（422,196）、C（639,212）、D（582,502）、E（284,501）．使用BP神经网络方法对已建立的模型进行检测,通过对比BP神经网络与透视投影求得圆心值与实际圆心值的均方根误差,论证了该模型有较高的精度和稳定性．并基于已有工作,建立了双目视觉定位模型,得到两部相机间的相对位置关系．在模型的进一步讨论中,研究了椭圆中心偏移问题,时像平面上椭圆的中心坐标进行了修定,得到实际的中心为：A（325,191）、B（427,201）、C（642,216）、D（584,504）、E（288,505）．以及讨论了图形的畸变问题,确定了相应的关系．     

移动机器人空间姿态测量系统研究与设计

未知环境中机器人的自主导航研究一直是非常具有挑战性的前沿课题,要求机器人在定向移动之前必须先调整好自己的空间姿态;捷联惯性导航对空间姿态信息有明确的定义,具体通过倾斜角、方位角和工具面角来体现;针对目前已公开的空间姿态信息的解算数学模型存在缺陷的问题,结合空间坐标变换、空间直线方程和狗腿角的定义推导出倾斜角、磁方位角和工具面角的数学模型,并利用三轴加速度计和三轴磁强计给出具体的实现方案;测试结果表明:该方案能获得正确的空间姿态数据,倾斜角误差在±0.1°以内,磁方位角和工具面角误差在±1.5°以内,且成本低廉,体积小巧,是测量空间姿态的理想选择。     

成形磨齿砂轮截面廓形建模及修形

分析了渐开线圆柱直齿轮齿槽截面尺寸与公法线长度偏差之间的关系,推导了公法线长度偏差与基圆齿槽半角之间的关系式,建立了砂轮截面廓形的数学方程式,利用圆弧法逼近渐开线划分节点,通过VC++编程计算节点坐标及生成NC代码程序。     

基于边缘导向的直边图像亚像素定位方法

通过边缘检测，把图像分为边缘区域和非边缘区域，然后在边缘区域内进行边缘定位．根据局部区域内边缘的直线特性，求得小邻域内直线段的高精度位置；再根据边缘区域内边缘的全局直线特性，用线段的中点来拟合整个直线边缘，得到亚像素精度的图像边缘．在拟合的过程中，根据直线段转角的变化剔除了噪声点，提高了定位精度．并且，根据角度和距离区分出不同直线和它们的交点，给出了图像精确的矢量化结果．