单摄像机单投影仪三维测量系统标定技术

结构光三维测量能够实现物体型面快速精准的重构,系统标定是其基础和关键的一环。针对单摄像机和单投影仪组成的系统结构,依靠具有黑底白色圆点图案的单平面标定块,采用Tsai两步法及非线性优化完成摄像机标定。通过双方向解相实现标志点在投影平面上的反向成像,把投影仪作为虚拟摄像机采用同样方法进行标定。解相时采用基于伪随机彩色条纹序列展开的时空域编码和3步相移法。标定设备简单,操作方便自动化。实验结果证明具有较高的标定精度。     

单摄像机单投影仪三维测量系统标定技术

结构光三维测量能够实现物体型面快速精准的重构,系统标定是其基础和关键的一环。针对单摄像机和单投影仪组成的系统结构,依靠具有黑底白色圆点图案的单平面标定块,采用Tsai两步法及非线性优化完成摄像机标定。通过双方向解相实现标志点在投影平面上的反向成像,把投影仪作为虚拟摄像机采用同样方法进行标定。解相时采用基于伪随机彩色条纹序列展开的时空域编码和3步相移法。标定设备简单,操作方便自动化。实验结果证明具有较高的标定精度。     

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。     

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。     

多视点三维测量系统的全局标定方法研究

针对线结构光三维测量速度较慢和易发生遮挡问题，开发了一种多视点线结构光三维测量系统．并针对本系统提出了一种简易的基于线结构光的多目视觉三维测量系统全局标定方法，标定过程只需要一块可自由移动的共面靶标，即可将所有摄像机局部坐标系统一到光平面测量坐标系，实现多视点测量数据的自动拼接．实验表明，该方法方便易行，适合现场标定，同时满足系统精度要求．     

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.     

基于液晶标靶的坐标测量方法

提出一种基于液晶标靶的坐标测量方法.通过最小二乘优化的方法确定摄像机主点与坐标测量头的坐标转换关系,结合摄像机外参数确定测量头的三维坐标,将摄像机用于光学三维坐标的测量,提出了相机移动时的坐标变换公式和移动距离的计算方法.实验结果表明,平面标靶标定点数量显著增多,可精确提取标定点,摄像机的标定结果更加准确.该方法简单、可靠,可以准确的得到光学坐标测量结果.     

视觉传感器中摄像机的虚拟三维靶标标定法

采用二维平面靶标自由移动,构建虚拟三维靶标,实现摄像机内部参数的标定,该方法可以保证摄像机在固定之后进行标定,使摄像机的标定状态和工作状态一致,降低了标定设备的成本,简化了标定过程,提高了标定效率,实验结果表明,该方法切实可行。     

基于双目立体视觉的排爆机器人自动目标抓取

目前各种多关节、多自由度的排爆机器人在实战中都存在操作复杂、速度慢的问题.为此,基于双目立体视觉设计并实现了一个排爆机器人的目标物自动抓取系统.该系统能根据目标物在两摄像机获取的图像坐标计算其三维坐标,从而对机械臂进行轨迹规划和控制,完成目标物自动抓取.首先,建立了一个完整的双目立体视觉系统数学模型,然后,用张氏平面法标定两摄像机的内参数,再采用最小二乘法进行立体标定,得到双目立体视觉系统的外参数,从而根据目标物在左右摄像机成像得到的图像坐标计算其三维坐标.实验表明该系统能在满足作业精度要求的前提下,大大提高排爆作业的易操作性.     

基于主动视觉的结构光手眼系统自标定方法

为实现结构光手眼系统的标定,提出一种基于主动视觉的结构光手眼系统自标定技术。该标定技术无需使用特制靶标,只需场景中三个特征点,通过控制机器人进行四次线性无关的平移运动和两次带旋转运动,即可实现结构光手眼系统的标定。四次非线性相关的平移运动标定摄像机内参数和手眼矩阵旋转部分,两次带旋转标定手眼矩阵的平移部分,两次带旋转运动中提取的两激光条,结合特征点所在平面信息,标定光平面方程。实验结果表明,三维数据测量精度可达到±1.32mm,平面特征点间的长度测量误差为±0.73 mm;该标定方法简单,特征选取容易,对结构光手眼系统的实际工业现场使用有重要意义。     

基于折射补偿的水下结构光三维测量系统

针对结构光技术在水下三维测量中的应用,提出了一种基于折射补偿的水下结构光三维测量方法。考虑到水下三维测量时,由于光线在不同介质交界处发生折射,采用平面网格靶标对系统进行陆上标定的结果不能直接应用,必须进行折射补偿,补偿被测物体在CCD摄像机靶面上成像点的像素坐标,按所建立的水下三维测量模型进行测量。通过实验证明,本文的折射补偿方法有效地克服了折射对水下三维测量的影响,实现了水下结构光高精度三维测量。     

基于模拟目标的光测装备实战化训练方法研究

为解决当前光测装备因缺乏接近武器装备试验实际情况的合作目标而不能进行实战化训练的难题,提出了基于模拟目标的光测装备实战化训练方法。根据光测装备及目标的实际情况,构建目标三维模型,对其分别进行可见光、红外成像特性处理,生成目标的光学特性模型。采用3 次B 样条曲线拟合目标弹道曲线,进行运动姿态处理后获得姿态控制信息,与特征事件等信息一起封装生成目标运动特性模型。利用计算机仿真技术构建虚拟三维空间,在其中仿真光测装备跟踪测量目标的场景,在光测装备上无缝生成模拟目标,对光测装备进行实战化训练。在现役光测装备上进行了应用验证,实现了光测装备基于模拟目标的实战化训练,结果表明该方法切实可行。     

基于平面标靶的物体空间姿态精确测量

论文在研究平面标靶合作标识的精确识别算法和图形空间向量变换模型基础上,建立了空间姿态测量算法模型与软件流程,并提出了一种新的拓扑定位方法,并以模拟汽车四轮定位视觉测量为例进行验证,结果表明该方法具有较好的抗遮挡能力,较宽的测量范围和较高的测量精度,为采用平面靶标组建的机器视觉测量系统提供了一种可行的方法。     

回转式激光线扫描测量仪

提出一种基于线结构光的回转式视觉测量系统,首先介绍系统的组成和工作原理,建立了线结构光测头的数学模型,并用该系统对测头进行标定;然后确定转台的回转中心,实现了将测头二维测量值向被测物体三维坐标的转换;最后,给出了实际测量结果,此系统能一次性完整测量任意工件的外表面,测量精度优于0．07mm。     

基于LabVIEW的最小二乘法校正在控制中的应用

在自动控制系统中传感器的非线性特性和测量的准确性直接影响设备的控制精度,尤其是针对特殊测量而设计的传感器需要有自动校准功能以提高测量的准确性。工业自动化领域对设备级的控制大量采用可编程逻辑控制器PLC进行控制,然而PLC通常不具备非线性传感器自动校准所要求的数据计算能力。采用PLC同时采集被校准传感器的输出值和标准传感器的输出值,再将2个传感器的输出值传给LabVIEW上位机。基于LabVIEW设计的非线性传感器校正仪采用回归分析技术,应用最小二乘法原理,上位机对传感器的输出值进行拟合,得到满足精度要求的最佳拟合方程及最佳拟合系数。通过LabVIEW上位机与PLC的数据通讯,LabVIEW上位机将拟合系数回传给PLC,PLC利用拟合系数实现对被校传感器的校正。     

基于单目视觉测距的测高测面积方法

利用单目摄像头所建立的三维测距模型,提出了一种地面上任意物体实际高度测量的计算方法。同时为了克服双目视觉对应点匹配和面积计算所利用的像素当量产生的误差,提出了一种更精确的目标实际面积测量方法。首先,利用三维几何测距模型,推算得出地面上任意一点到摄像头的距离计算公式,并根据透射点几何转换得到一种地面上物体高度的测量方法。其次,依据成像模型,与特定选取的世界坐标系、摄像机坐标系、图像坐标系三者之间的关系,推算出一种新的测量目标实际面积的方法。最后通过实验对误差进行了分析,提出了误差来源与相应的解决思路,证实了该方法的有效性。     

基于LabVIEW的温度测试系统的研究

介绍了AD590温度传感器的特性和系统结构设计,重点阐述了虚拟仪器系统的构建和系统软件设计.利用虚拟仪器丰富的开发资源,基本不投入仪器设备及硬件,设计出具有较高的应用价值的传感器特性测试系统.并用软件进行滤波及归一化处理抑制采集噪声,提高系统的测试精度.     

立体视觉神经网络定位方法

为了解决计算机视觉中摄摄像机标定存在的若干问题，根据立体视觉原理，提出了基于神经网络的测避方法，利用神经网络建立空间点世界坐标与图像坐标非线性映射关系，使系统不经过复杂的摄摄像机内外参数标定，就能将二维像坐标（输入）与三维物坐标（输出）一一对应起来，并与传统的定位方法进行了比较．实验表明，该方法有效可行，简化了视觉系统的标定和定位计算，较之传统方法更具科学性，在定位精度上达到了良好效果。     

视觉测量中的一种线性摄像机标定方法

视觉测量中成像模型的求解速度和效率是下,利用预先标定好的图像尺度因子,采用一幅图像对摄像机的外部参数、有效焦距、径向畸变进行标定,标定过程中,每一步均用线性方程组求解.该方法求解过程快速,结果准确,适合视觉测量中对摄像机的不定期标定.