三维激光扫描测量系统中的摄像机标定

三维激光扫描系统能够快速精确地获取周围场景的三维几何信息,而表面纹理信息需由高分辨率相机获取,必然存在不同数据源信息融合问题.在自主开发的三维激光扫描系统AX-LMS200基础上,通过相机内外参数标定,提出一种三维激光数据与二维纹理图像数据融合的方法,方便灵活地将三维激光数据与二维纹理图像数据相互映射.     

大面积真实地形场景库的生成与实时显示技术

大面积真实场景库的生成与实时显示是军事仿真视景系统开发的难点问题。作者研究了解决此问题的关键技术,包括LOD、虚拟纹理、纹理映射、页面动态调度策略和大地形数据库管理;提出了应用上述技术的解决方案,利用CreatorTerrainStudio工具建模,生成逼真的大面积地形,采用VegaPrime及其LADBM模块绘制真实场景,保证了驱动实时性,并达到了良好的仿真效果。     

一种高效的大规模三维地形遥感影像纹理映射方法

针对大规模虚拟战场地理信息建模与绘制的需求,研究提出一种可充分发挥GPU和多CPU核微处理器处理能力的、高效的大规模三维地形遥感影像纹理映射方法.该方法直接利用GPU进行高效的纹理压缩解压,采用基于多CPU核微处理器的多线程并行调度策略,实现了视点相关的纹理数据的高效预取和调度,并根据等地理长度映射原理实现了单一精度的大规模遥感影像纹理数据在大规模LOD地形上的精确匹配.实验表明,此方法可有效提高大规模三维地理信息场景.绘制的速度,纹理和地形的匹配精度高,增强了三维地理信息漫游的真实感.     

三维人脸模型的约束纹理映射算法研究

约束纹理映射是一种特殊的参数化过程,即在设定约束条件的情况下对模型进行纹理映射.本方法首先通过人工交互在纹理上添加纹理映射约束点,然后根据约束点对纹理及网格模型进行三角剖分,再通过RBF插值求得三角网格内顶点的纹理坐标,并实现三角网格与相对应纹理三角片的纹理映射,最后优化映射结果.实验结果表明本方法切实可行.     

基于摄像机运动的简单虚拟场景生成

利用摄像机标定技术和视频融合技术设计了一个基于摄像机运动的简单虚拟场景生成系统。首先对摄像机进行标定，然后利用摄像机的运动参数根据摄像机成像模型计算出3-D实景中特定的位置在2-D视频图像上的映射，最后利用映射结果对虚拟景物进行透视变换，并把它实时融合到视频图像特定位置中形成新的视觉效果，实现了一种类似于虚拟演播室的简单、有效、实用的视频制作新方法。实验表明该方法实时性好、生成的虚拟场景效果逼真。     

从未标定图像恢复建筑物三维模型

利用建筑物中常见的平行直线和正交直线等特点,通过绝对二次曲线和消失点等射影几何量的计算,可以从未标定图像序列中恢复摄像机的内参数,然后恢复摄像机的方向和位置,同时恢复建筑物的三维欧氏几何模型(相差一个尺度因子)。此方法不需要摄像机预先标定,也不需要摄像机内参数保持不变。     

微观交通仿真模型参数标定方法改善研究

微观交通仿真模型参数标定是微观交通仿真技术应用的前提,针对模型参数标定类型划分和标定结果取值方法缺乏精细化分析问题进行改善研究,将参数标定体系划分为全局参数和局部参数,提出综合工程实测与智能寻优相结合的微观交通仿真模型参数标定方法,并以信息熵作为参数标定结果取值的分析指标,提出聚类递归的参数取值方法。结合信号交叉口实际调查数据设计对照仿真实验和交叉验证实验,证实改善方法的有效性。     

基于半规则纹理和三角块映射的表面流场模拟

针对基于点噪声的流场可视化不够形象的缺点,提出一种更直观的基于半规则纹理和三角块映射的三维表面流场可视化方法。首先,建立模型的三角化网格,并以三角形作为基本单元,以三角形的重心场作为三角形的流场,结合具有方向性的半规则纹理进行纹理映射。同时,建立最大样本集和最优样本集加速场流动过程中纹理重新映射造成的时间损耗。最后,说明了添加矢量点后,三角块流场的合成方式。实验表明,该方法可以获得较好的可视化效果。     

激光加工机器人标定的神经网络法

在分析原有机器人误差标定方法的基础上,给出了两种误差标定的神经网络法,并对激光加工机器人进行了精确标定。第一种方法通过前馈神经网络与机器人理想运动学模型结合,可把机器人位姿误差降低到初始值的1/5左右;第二种方法把前馈神经网络与标定好的实际运动学模型结合,进行神经网络-参数法混合位姿标定,并与参数法标定结果进行了对比。仿真结果表明后一种方法可以进一步提高机器人的位姿精度,且可以对参数模型中没有涉及到的因素进行补偿,方法简单且标定效果更好。     

平台系统动基座标定方法

惯性器件的一次通电稳定性相对较高,如果能够在载体上对平台系统进行误差参数的标定,排除多次通电的不重复性误差,可以显著提高误差参数的补偿精度,有效提高惯性系统的导航精度、最终定位与打击精度。讨论了一种平台惯性系统在载体安装条件下进行自主标定的新方法。这一方法使用平台本身的框架结构进行标定运动,利用载体主惯导系统的信息,在动态环境下进行平台误差参数的标定。     

基于多适应值全参数自主变异粒子群的立体相机标定

基于视觉测量的目标参数获取为仿真系统的性能分析与评估提供可信的数据支持,相机参数标定的精度又决定着测量结果的可靠性。提出采用多适应值全参数自主变异粒子群的相机标定方法,利用传统标定法获取相机的初始内参,通过惯性系数收缩调整、给出基于粒距的全局因子学习调节策略、引入多适应值函数以及设计自主变异律,实现基于粒子群优化标定算法的快速和全局化收敛。实验结果显示本文方法在一定程度上提高了相机的标定精度并可以应用于实际工程之中。     

一种复杂背景下模板检测与定位的新方法

在基于摄像机的场景测量中,图像采集的同时需要获得摄像机的参数,即进行摄像机定标。在利用参照物的自动标定过程中,首要任务就是实现测量场景中参照物(或模板)的自动检测与精确定位。为此提出了一种复杂背景下模板检测与定位的新方法。该方法包括模板检测与精确定位两个步骤。前者利用图像分割与形态学方法实现模板的粗定位;后者则结合边缘检测和Radon变换等技术确定模板的精确位置。实验结果表明,该方法实现简单、性能可靠,可适用于各种复杂的场景图像中。     

一种线结构光视觉传感器手眼标定方法及仿真

研究线结构光视觉传感器安装于多关节测量臂平台上形成复合式测量系统的手眼精确标定,提出了将传感器测量坐标建于激光测量面,通过变姿态测量固定标定点的手眼标定方法。利用机器人运动构型与标定点在传感器的坐标,推导了手眼标定模型。设计标准球为标定靶标,提起球心为标定点。建立了标定仿真模型,基于机构仿真分析平台-InteMech设计了一套仿真试验,试验验证了方法的可行性与有效性。

Abstract：

Hand-eye calibration of the compound measuring system that line structure light visual sensor was mounted on multi-joints measuring arm was researched. A calibration method was proposed,which the measuring coordinate system set on laser plane,a fixed point was measured with sensor from different poses. The hand-eye calibration equation was deduced using robot kinematical parameters and the coordinates of the calibration point in measuring coordinate system. A standard ball was designed as calibration object. And the centre of the ball was the fixed calibration point. Computer simulation modal was discussed. Simulation example was designed in the simulation platform of mechanism analysis-InteMech. The experiments show the calibration method is effective and feasible.     

基于分支定界法的运动控制相机轨迹跟踪

提出一种与视频图像纹理信息无关,以运动控制机器人手眼标定算法为核心的相机轨迹跟踪方法。针对无特定参照物的手眼标定算法精度较低的问题,该方法提出一种运用无穷范数在给定旋转分量时迭代求局部优化解的算法。并进一步基于旋转空间分支定界法,提出新的标定方程定界约束条件及划分策略,用于寻找全局最优解。实验结果表明,提出的方法有效提高了无参照物场景的手眼标定精度,并应用于虚拟现实领域。     

飞机机翼载荷校准试验的有限元仿真方法

飞机机翼载荷校准试验是飞机载荷验证试飞的关键工作之一,校准结果的精度及有效性主要取决于试验方案设计的合理性。为了对其开展仿真研究,研究了对机翼载荷校准试验进行有限元仿真的方法,实现了建立有限元仿真模型、设计"虚拟"应变电桥和施加"虚拟"校准载荷等关键技术。以此对某机翼载荷校准试验进行了仿真,将仿真结果和试验结果进行了对比,评价和分析了仿真结果。应用结果表明,方法具有令人满意的精度和可行性。     

一种内部参数可变的摄像机自定标新方法

在计算机视觉的研究中 ,定标、运动、结构与匹配是常用到的 4个方面的信息 ,而定标是进行运动和结构分析的必要条件 ,不需要参照物而利用图像系列进行摄像机自定标问题在 2 0世纪 90年代初就有所突破。然而 ,大多数自定标研究仍然集中于在视觉任务完成过程中摄像机内部参数固定不变的情况 ,在内部参数发生变化时 ,这些方法还不能适用。扩展以前利用Kruppa方程进行摄像机自定标的方法 ,通过对基础矩阵进行奇异值分解(SVD) ,将Kruppa方程简化 ,得出了一种可处理内部参数发生变化时的摄像机自定标方法。仿真实验证明了该方法的可行性。     

三维欧氏重构的快速算法

提出一种分层三维欧氏重构算法。以仿射投影来逼近透视投影,采用线性迭代估计射影深度,通过测量矩阵的奇异值分解实现射影重构。然后利用场景中的平面与像平面的单应矩阵关于摄像机内参数的约束来实现摄象机的标定,最后求解一个满足欧氏重构条件的4×4非奇异矩阵,通过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。     

外场条件下旋转捷联惯导系统旋转轴不正交误差标定方法

旋转调制捷联惯导系统中,旋转轴不正交误差是最主要的转位机构误差,其对系统精度的不利影响十分显著。针对目前基于载体姿态变化的旋转轴不正交误差标定方法只适用于静基座条件的不足,提出了一种基于Kalman滤波的误差标定方法,可实现外场环境中存在晃动干扰条件下的不正交误差标定;根据误差模型建立了系统状态方程,并基于可观测度分析设计了标定路径。仿真及实验结果表明,该方法精度较高,可以实现外场角晃动干扰情况下,旋转轴不正交误差的高精度标定。