变形分析的数学拟合应用研究

数码相机属于非测量相机，它没有框标及定向设备，不能得到摄影瞬间的内、外方位元素的初始值。因此用数码相机获取的测量数据传统解法无法计算处理。为提高测量精度，采用数学拟合法进行数码相机的检校，将检校的相机在钢结构变形监测实验中使用，实际测量数据利用数学拟合处理。该方法有效地减弱数码相机内、外方位元素不稳定以及外界环境条件的影响，成果分析精度达3‰。     

无物方信息的未检校近景影像的方位元素估计

无物方控制信息的未检校立体影像序列只能实现度量重建,而实现度量重建必须恢复内外方位元素,利用层次重建方法,根据三张以上同名像点,用迭代分解算法恢复投影矩阵和结构,然后采用基于绝对二次曲面的自检校方法恢复相机的内方位元素,并进一步得到外方位元素.此方法可以在不需要物方控制的条件下得到统一模型,若有物方控制即可通过绝对定向获取物方坐标,可用于低精度的三维测量,也可作为高精度光束法平差的初值.     

数字摄影测量中直接线性变换法的应用探索

数码相机属于非测量相机，它没有框标及定向设备，不能得到摄影瞬间的内、外方位元素的初始值。因此用数码相机获取的测量数据传统解法无法计算处理。为提高测量精度，我们采用直接线性变换法(DLT)进行数码相机的检校，将检校的相机在钢结构变形监测实验中使用，实际测量数据利用直接线性变换法(DLT)处理。该方法有效地减弱数码相机内、外方位元素不稳定以及外界环境条件的影响，取得了成果分析精度达2‰的效果。     

基于改进DLT算法的数字近景摄影测量

直接线性变换方法(DLT)无需内、外方位元素的初始近似值,故广泛应用于非量测相机的近景摄影测量数据处理.然而直接线性变换系数l的求解主要是依据控制点,当控制点精度较低、数量较少时,会致使结果精度较低或无法应用.基于经典的DLT算法,提出合理的假设及推论,建立相应的非线性规划优化模型.对经典DLT算法加以改进,并通过隧道数值试验加以验证,取得了较好的效果.     

非量测相机的检校方法

非量测相机应用于摄影测量,内部参数是影响其精度的重要因素。分别通过Matlab标定工具箱进行标定、后方交会解算法、透视变换和后方交会交替法等三种方法对相机进行检校,从而获取畸变参数和内方位元素,最后研究了三种方法在不同数量像片条件下的稳定性及精度。结果表明相比于Matlab标定工具箱标定方法,后方交会解算法及透视变换和后方交会交替法检校精度更高,且当三维控制场像片数量少时,后方交会法解算精度更稳定。     

非量测型数码相机检校的探讨

相机参数是影响摄影测量成果精度的一个重要因素,本文阐述了近景摄影测量的检校内容、内方外元素的检定精度要求、光学畸变差、非量测数码相机检校方法和分类。     

线阵推扫光学卫星外方位元素自检校方法

在深入分析线阵推扫光学卫星外方位元素误差对几何定位影响特性的基础上,利用俯仰角、滚动角误差引起几何定位误差的方向特性,提出了不依赖地面控制点的外方位元素自检校方法.采用仿真数据验证了方法的正确性,结果表明该方法能够补偿外方位元素误差,有效提升无控几何定位精度.     

基于流形优化法的相机位姿估计

为了减小正交迭代法用于跟踪相机位姿的累积误差,提出基于流形优化方法的估计相机位姿新颖算法.算法利用共线性误差模型将位姿估计转化为流形上实值函数最小化问题,然后运用微分几何的结论进行目标优化.优化过程包括搜索更新向量和收缩映射:在流形仿射切空间内对目标函数进行泰勒展开以搜索函数的零切向量场;用收缩映射将偏离流形的点重新映...     

一种Kannala模型的鱼眼相机标定方法优化

针对鱼眼相机自身大视场、超短焦距等特点,使传统的基于小孔成像模型的相机标定算法无法实现其标定这一问题,提出了一种基于传统Kannala模型的鱼眼相机标定优化方法。首先研究了鱼眼相机的相机成像模型和畸变类型,并在传统Kannala模型基础上,建立分段多项式逼近模型实现原模型优化。其次根据传统Kannala模型和优化模型分别获得相机内参数和畸变系数,并通过内参数和畸变系数获得畸变校正图像。最后对得到的畸变校正图像利用反投影误差和多视图立体视觉三维重建分别定量和定性分析算法的优越性。相机检校反投影误差分析及三维重建可视化效果证明了所给优化模型相机标定的有效性。     

一种便携式的无人机航测非量测相机标定方法

相机标定是确定相机几何和光学参数的过程,相机经过标定后能更准确地获取二维目标点坐标对应的空间三维信息。针对无人机航空非量测相机便捷、精确的标定需要,采用了一种基于红绿编码板的自检校光束法平差标定方法。该方法通过自动提取和识别编码标志、建立同名点对,利用同名点对进行相对定向测定初始参数,然后考虑相机内参数和镜头畸变等因素,采用严格的自检校光束法平差模型解算出精确的相机参数。通过对NEX5N相机拍摄的45张相片作为实验数据解算该相机内部参数,实验结果表明,由于标定板便于携带,标定场布设简单,该方法对实验场地要求低,并简单易行,且标定的速度快、精度高,基本可以满足无人机非量测相机"随时随地"即时标定的需求。     

一种新的三维PIV自标定技术

相机标定是获取相机内外部方位参数的过程。利用体视投影匹配确定的标定参数,就能从两幅体视照片中确定视场内一点的三维位置。提出一种新的在三维PIV测量中使用的相机自标定技术。该方法只需要测量现场的任意八个不相关点和一个标定长度做参照,就可实现流场的自标定,完全不需要再测试现场放置标定体,更不需要已知相机的内外方位元素。该标定方法分为两步:第一步标定相机内方位元素:由三灭点定理确定体视相机的初步标定参数;第二步标定实际流场:利用同源像线与基线必定确定一平面作为优化约束,对第一步取得的参数进行非线性优化。实验证明,该方法行之有效。     

基于立体视觉的摄像机标定方法的研究

摄像机标是立体视觉获取三维空间信息的前提与基础。标定结果的好坏直接影响着三维测量的精度及三维重建结果的好坏。笔者首先在本文中对摄像机标定的基础知识作了简要的介绍,采用三维标定块标定摄像机,避免传统的利用标定板标定摄像机丢掉了Z维的坐标信息所引起的误差,同时考虑相机的径向畸变因素,以提高标定精度。实验结果表明该方法精度较高,能满足立体视觉系统的需要。     

基于双目立体视觉的标定技术及应用

为提升双目立体视觉装置的准确度和精度,提出基于双目立体视觉的标定技术。针对双目立体视觉中两 个相机的特点,采用圆形标志阵列标定板为图像源,通过对图像预处理,以径向误差做约束条件,根据圆的几 何关系和最小二乘法综合提取特征点的算法获取图像标识点坐标并求取单应性矩阵,最后推导得到理想的外 参和内参,从而获得双目立体视觉装置准确的参数。实验结果为该装置对待测数据的获取提供了精确的数据 基础和可靠的矫正条件,进而提升了双目立体视觉装置的准确度和精度。     

基于双目立体视觉系统的测量研究

为了实现摄像机与目标物体之间距离的信息,由双目测量原理,采取结合OpenCV与Matlab的方式,设计出一套关于双目测距的立体视觉系统;系统首先对双目摄像机的内外参数进行标定,从黑白格组成的标定板中获得角点信息,使用亚像素角点检测法对角点坐标信息进行更精确检测,在黑白格组成的标定板分别距离双目摄像机300、400、500、600、700mm处获取不同位置的标定图像,经过张正友标定法最终可以得到双目摄像机所需内外参数;其次通过BM(Block Matching)立体匹配算法在VS2017坏境与opencv3.4.7库配合下完成了摄像机的立体校正、立体匹配进而得到视差图;最后在实验中使用了双目摄像头,并编写了代码通过鼠标点击所得到的视差图获取对应的世界坐标来实现物距的测量;实验结果表明:被测物距离摄像头光心500~700mm这一范围时,实测距离和实际距离相对误差百分比在0.171% ~0.192%之间,且实测距离在2 950mm内实验误差小于5%满足实验精度要求。     

基于双目立体视觉的目标空间坐标计算及姿态估计

基于双目立体视觉的目标空间坐标计算及姿态估计方法、双目立体视觉系统标定和双目视觉系统校准技术,构建了三维场景中目标的空间坐标与图像中点像素坐标的对应方法.通过双目立体视觉系统采集目标图像,采用基于半全局立体匹配(SGBM)方法,实现了目标中心点三维坐标的计算,并通过背景差分的手段获得目标轮廓,获取目标在水平面的旋转角度,配合焦点所处的坐标位置标示,即可提取目标姿态信息.采用以上方法对电力仪表的姿态进行估计和验证,结果表明:设计的方法可以完成电力仪表的空间坐标计算以及姿态估计,可实现对电力仪表的准确抓取,为机器人在电力系统人工智能领域的应用提供参考.     

双目立体机器视觉检测系统及其应用

为了快速准确地获得被测物体的三维立体尺寸,双目立体视觉检测系统是有效解决方案之一。经过精密标定的双且视觉系统,可根据两摄像机的视差,准确计算空间物体的三维形貌尺寸。双目视觉系统的标定技术及立体匹配技术是决定测量数据质量的关键环节。设计了高精度视觉标定系统,有效解决了立体匹配的难题,所开发的便携式立体测量仪,可以快速准确地获得大型物体的稠密三维坐标点云。在不喷涂显影荆的情况下,解决了黑色物体和反光物体的三维测量难题,可广泛应用于摩托车、汽车、模具、服装鞋帽以及逆向工程设计中。以逆向工程的3D轮廓测量为例,介绍了双目立体视觉技术及其应用。。     

基于八元数的立体摄像机外部参数定标方法

八元数可同时表示两摄像机坐标之间的相对平移和旋转，中以八元数作为数学模型，提出了一种立体摄像机外部参数的定标算法，通过两摄像机的刚体运动，将运动参数矩阵进行奇异值分解可同时得到立体摄像机的外部参数；仿真结果表明，所提算法具有良好的鲁棒性。     

立体相机微距拍摄质量客观评价方法

在充分研究立体相机参数设置准则基础上,提出了一种立体相机微距拍摄质量的客观评价方法.结合平行和会聚相机不同的内部结构及成像规则,分别研究两种立体相机的内部参数和场景参数对拍摄质量的影响,通过大量主观实验,最终建立了立体相机微距拍摄质量客观评价模型.实验结果表明,所提出的评价模型与主观评价结果基本一致,能够反映立体相机微距拍摄质量的优劣.     

基于交比不变和间距比不变的线阵相机畸变标定方法

基于线阵相机双目视觉成像技术可有效检测汽车底盘异物,保证人员安全。但相机畸变影响几何量测、三维重建精度。并且由于线阵相机与面阵相机的成像模型不同,造成适用于面阵相机畸变校正算法无法直接运用在线阵相机当中。通过研究面阵相机的畸变成像模型,结合线阵相机的成像特点,推导出线阵相机的畸变成像模型。利用交比不变性和间距比不变性,结合线阵相机的畸变成像模型,建立二元畸变方程组;并利用等间距条形标靶获得相应参数。最后对新方法进行了真实图像校正实验,证明该方法畸变标定简单易行,有效。     

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.