三目立体视觉外极线校正及其FPGA实现方法

提出一种三目立体视觉外极线校正的快速算法.3个摄像机呈直角三角形配置,且已知摄像机透视投影矩阵.根据校正基本约束确定校正后的图像平面,利用图像不变形约束计算校正所需的三阶矩阵,用于在平面仿射坐标系下对图像进行重取样,使图像的行列对齐.给出了基于FPGA的实时计算三目立体视觉外极线校正的硬件实现方法.在时钟频率为60 MHz,图像可分辨的像素数为640×480时,三目立体视觉外极线校正速度达到48帧/s.     

一种立体校正算法的研究

提出了一种新的立体图像对的校正算法。该方法无须计算原图像对的基本矩阵和极线几何关系，而是直接利用校正后立体图像对的基本性质将其转换成一个二次优化问题。实验证明，利用该校正算法可以获得较好的结果。     

图像重投影及其在极线校正中的应用

针对摄像机绕光心旋转的情形,讨论了在这种特殊情形下图像重投影具有的性质,然后根据这些性质给出了使2幅图像平面平行的方法,最后介绍了图像重投影技术在极线校正中的应用,提出了一种新的极线校正方法.该极线校正方法的特点是需要采用图像重投影技术将2幅图像重投影到平行的平面.实验表明,该方法能够在完成极线校正的同时保持图像的扭曲较小.     

基于立体靶标的摄像机标定方法

为获取视觉测量系统中二维图像到三维空间位置的变换关系,提出一种基于立体靶标的摄像机标定方法.针对无畸变小孔成像模型,使用最小二乘法求解初始投影矩阵后通过LM准则对其优化;根据多张图像对应的投影矩阵,求解摄像机内参数及各相应外参数;引入二阶径向畸变模型,建立理想图像坐标和实际图像坐标间的方程求解初始畸变系数;使用LM准则...     

机载平台下半标定的下视图像极线校正方法

以无人飞行器下视光学成像平台为研究背景,提出了一种相机半标定的下视图像极线校正方法.先对机载下视摄像机的成像几何模型进行了分析,在此基础上推导出一种新的极线校正单应估计函数,并用最小二乘法估计变换参数.结合惯导参数分析可知：所提出的方法不依赖于基础矩阵的精确求解,且在理论上只须1对同名点即可求解.实验结果验证了该方法校正精度高,校正速度快,且图像变形明显小于经典的极线校正算法.     

单目视觉SLAM车载摄像机快速位姿估计及景物重构

针对单目视觉同时定位与地图构建(simultaneous localization and mapping, SLAM)应用,提出一种快速车载摄像机位姿估计及景物结构3D重构算法。在无具体标定物的情况下,利用移动机器人二自由度运动导致摄像机采集视图中对应极点的特殊性质,标定出真实摄像机与虚拟摄像机间的相对姿态,并利用主动视觉方法进一步标定出移动机器人坐标系与虚拟摄像机坐标系间的相对位移;构造无穷单应变换,将真实视图中通过SIFT算法得到的假设欧氏匹配点集转换为对应虚拟摄像机的虚拟假设欧氏匹配点集,并利用基于RANSAC的归一化三点算法快速地对本质矩阵进行估计和分解;利用已观测到的路标三维信息,递归地剔除本质矩阵分解出的平移量的尺度不确定性,并利用线性三角形法重构出景物结构。实验结果表明:该算法在保证运算精度的同时,具有更快的运算速度。     

基于SIFT特征匹配和模约束的摄像机分层自标定方法

在一些计算机视觉和摄影测量任务的执行过程中,需要在线地标定摄像机参数,这就使得不依赖标定参照物的自标定成为必需,提出一种基于SIFT特征匹配和模约束的摄像机分层自标定方法。自由移动或旋转摄像机拍摄同一场景内部参数不变条件下的四幅以上图像。对每幅图像进行SIFT特征点提取,通过特征点匹配在每幅图像中分别获得对应三维场景空间同一特征点的像素坐标。进行投影标定,获得每幅图像在投影重建空间中的相机投影矩阵,以及每个特征点在投影重建空间中的三维坐标。进行仿射标定,采用模约束法确定无穷远参考平面在投影重建空间中的参数。进行度量标定,确定内参矩阵。实验表明,该方法能在线地稳定地获得摄像机内参标定结果,从而对现有的摄像机自标定方法进行了改进。     

基于相机平行运动的圆几何参数的测量

提出一种基于相机平行运动的圆的几何参数测量方法.首先控制摄像机沿坐标轴平行运动采集图像,对投影椭圆图像处理以提取其边缘信息,利用极线约束求出椭圆的边缘匹配点对,再将匹配点对投影到三维空间求出圆边缘点的实际坐标,采用空间圆拟合求取圆的直径、几何中心和圆度误差.实验结果表明,该方法可以较好地求取空间圆的几何参数.     

一种分块的立体像对相对定向方法研究

针对立体像对相对定向时错误匹配点难以剔除的问题,提出了一种分块的立体像对相对定向方法.该方法先对影像上的特征点进行分块,基于各个数据块间的抽样一致性原则选择分布合理的特征点以计算基础矩阵的初始值.然后,以点到极线的距离最小化为判断标准对特征点集合进行筛选,从而获得误差较小的"内点"集.最后,采用选权迭代的方法计算获得基础矩阵的各个要素值,并将其转换为相对定向元素,从而完成立体像对的相对定向.近景影像和航空影像的对比实验表明,该方法具有更高的定向精度和鲁棒性.     

基于双曲面镜的全向摄像机视觉实现方法

给出了一种由双曲面镜和常规摄像机构成全向摄像机视觉系统的实现方法,通过对双曲面镜几何模型、全向成像原理和摄像机结构的分析,得出满足单一视点约束的全向摄像机的设计方法;并给出了基于图像的系统安装方法;最后通过将实际图像平面坐标系中的点投影到虚拟图像平面的方法对全向图像进行重投影,校正得到任意方向无畸变的透视投影图像.实验结果表明,该系统不仅满足人眼观察的需要,也可用于视频监视 ,目标跟踪和立体视觉.     

一种快速高精度立体视觉光条匹配算法

提出一种用于视觉检测的快速高精度立体匹配算法,利用投影和透视变换理论以及矩阵转换知识建立了摄像数学模型及双目视觉传感器模型,并给出摄像机模型中各种参数的求解方法;在外极约束理论的基础上,提出了外极斜率匹配方法,从而实现空间光条快速精确匹配。实验取得了令人满意的结果,并且该项技术已成功地应用于国家“８６３”重点攻关项目。     

十字激光线扫描立体匹配算法

为研究相交曲线的立体匹配方法,提出了一种基于十字激光的手持式扫描系统的立体匹配算法.该系统首先通过激光发射器投射的十字激光线对被测物体进行扫描,然后通过计算机处理投射激光线图像,从而获得问题的三维信息.为实现在世界坐标系下对扫描的刚体转换进行估计.利用八点算法求出两个相机之间的基本矩阵,再求出十字激光线上的对应匹配点,最后利用三角原理和曲面微分几何的相关知识对十字激光线进行三维提取.经实验验证,该算法有效地解决了匹配点求取错乱的问题,提高十字激光条纹的匹配效率.     

一种基于种子生长的匹配算法

立体匹配是三维重建的重要组成部分,被广泛用于数字城市、虚拟现实等领域中.提出了一种基于种子生长的匹配点扩散算法.首先用SIFT算法提取图像间对应的特征点并将其做为种子点,对种子点在其领域范围进行区域传播匹配.接着将生长得到稠密匹配点经重采样转换为准稠密匹配点.最后再用对称对极点距离法去除误匹配得到整幅图像上均匀分布的精...     

Shadow free texture acquisition of a large scale scene for city modeling

Texture acquisition of a large scale scene is one of the critical research areas in computer vision and can be used in other application areas such as computer graphics (CG), the intelligent transportation system (ITS) and the 3D geographic information system (GIS). Moreover, to acquire texture without noise (e. g. , a shadow, an obstacle body) is vital for such work. Although obstacles can be removed by using 3D geometric data, shadow elimination is still a difficult problem and strongly required for the CG and ITS community, especially for city modeling and simulation purposes. In this paper, we propose an automatic multiple image fusion technique and an efficient and simple shadow removing technique to retrieve high quality texture images of an urban area. The image fusion can be efficiently achieved by epipolar plane image (EPI) analysis, and the shadowe limination can be successfully carried out by an illumination-independent color clustering technique. The strength of this algorithm is that we can successfully fuse multiple images and eliminate shadows from the fused single image, especially in low dynamic range images, which have proven difficult using previous techniques.     

一道几何命题射影解法的启示

利用射影几何的极点与极线关系,给出一道几何命题的射影解法,揭示命题的内在联系,从中获得射影几何学习的两点启示:注重《高等几何》的学习研究及其作用的发挥.     

Shadow free texture acquisition of a large scale scene for city modeling

Texture acquisition of a large scale scene is one of the critical research areas in computer vision and can be used in other application areas such as computer graphics (CG),the intelligent transportation system (ITS) and the 3D geographic information system (GIS). Moreover,to acquire texture without noise (e. g.,a shadow,an obstacle body) is vital for such work. Although obstacles can be removed by using 3D geometric data,shadow elimination is still a difficult problem and strongly required for the CG and ITS community,especially for city modeling and simulation purposes. In this paper,we propose an automatic multiple image fusion technique and an efficient and simple shadow removing technique to retrieve high quality texture images of an urban area. The image fusion can be efficiently achieved by epipolar plane image (EPI) analysis,and the shadow elimination can be successfully carried out by an illumination-independent color clustering technique. The strength of this algorithm is that we can successfully fuse multiple images and eliminate shadows from the fused single image, especially in low dynamic range images,which have proven difficult using previous techniques.     

机器人立体视觉模块的故障诊断

针对机器人的视觉模块，提出了一种故障诊断的算法．该方法根据极线几何理论，利用基本矩阵离线地得到故障诊断的期望范围，再根据匹配像素点是否落在期望范围内判断视觉模块当前是否存在故障．与常规方法相比，不需要增加额外的传感器，且占用系统资源较少，具有相当好的实时性．实验证明，利用该方法进行故障诊断的错判率和漏检率均在3％以下。