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。     

基于平面模板的摄像机非线性优化标定方法

摄像机标定方法是计算机视觉应用中的一个重要问题。文中的方法只要平面模板在摄像机前运动,拍摄平面模板在不同位置的图像,提取平面模板在每个位置图像的网格角点,对毎幅图像,就可以确定一个单应性矩阵,首先利用线性求解内外参数,然后对线性结果进行优化,实验结果表明该方法具有较高的精度,是一种简单、有效、实用的标定方法。     

一种基于OpenCV的摄像机标定方法

针对双目立体视觉系统研制过程中的摄像机标定步骤,分析了计算机视觉函数库OpenCV中的摄像机模型,其中的非线性畸变考虑到了切向畸变和径向畸变,采用Bouguet角点提取算法,实现了基于OpenCV的摄像机标定.该算法具有很高的标定精度和计算效率、良好的跨平台移植性,可以满足双目立体视觉系统的需要.     

可获取彩色纹理的PMP三维测量系统

设计了一种基于相位测量轮廓术、可获取彩色纹理的三维测量系统.它采用黑白摄像机作为图像传感器,分别投射三原色光到物体表面,测出它们的反射光强,通过色度学方法计算出R、G、B值,得到彩色纹理.在摄像机标定方面,利用镜头光心附近几乎无畸变的特性,提出先用靠近图像中心的标记点标定出变换矩阵M,再用图像边缘的标记点标定出畸变参数,避免了求解非线性方程组.实验表明,该系统具有较高的测量精度.     

双目立体视觉摄像机标定及精度分析

以VC++为开发平台,采用开源的OpenCV函数库实现张氏标定算法;以标定板上的角点为测量对象,进行双目立体视觉系统的三维数据测量.采用标定获得的摄像机参数对模板图像进行校正,使用Harris算子进行角点提取,并对各行各列角点进行最小二乘直线拟合,以其交点为最终的角点位置,最后进行角点匹配与反求.测量结果的精度分析表明...     

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.     

一种逐步求解的新的摄像机线性标定方法

在立体视觉的激光扫描测量系统中，物体的空间坐标与计算机图像坐标之间存在着复杂的非线性映射关系，如果采用完全理想条件来标定系统，一般实验条件下难以获得稳定的解。通过建立基于一阶径向畸变的摄像机数学模型，用线性方程组描述了三维空间坐标点与计算机图像坐标点的关系，并提出“两步法”对摄像机模型中外部参数和内部参数进行逐步求解，完成了摄像机线性标定，从而彻底改变了传统的摄像机标定依赖于非线性优化方法。实验证明，这种标定新技术较以往算法更为快速、简便、实用。     

月球车立体视觉系统现场标定方法

针对星球探测任务中星球漫游车自主避障和导航的要求，建立了一种基于平面模板的现场标定方法，实现月球车视觉系统的现场标定．针对月球车视觉系统的广角畸变的特点，引入径向和离心畸变模型，利用最大似然估计（MLE）对内、外参数进行非线性优化求精，并对图像进行畸变校正；计算摄像机间相对位置，实现了紧凑的双目视觉外极线校正．实验表明，该方法快速、简便，获得了较高的标定精度．     

基于平面模板的摄像机线性标定方法

有效的摄像机标定方法是计算机视觉应用中的一个重要问题．采用一种基于平面模板的摄像机线性标定方法，该方法只要平面模板在摄像机前运动，拍摄平面模板在不同位置的图像，提取平面模板在每个位置获得图像的网格角点，对每幅图像就可以确定一个单应性矩阵，这样就能够进行摄像机标定．实验结果表明，该方法简单易行．     

棋盘格图像角点坐标亚像素提取方法

针对基于视觉测量的物体位姿测量系统要求标定系统精度较高的需求,提出了一种自动识别和亚像素提取黑白平面棋盘格模板图像内部角点的方法.该方法在详细分析了棋盘格图像局部特性的基础上,建立了准确高效的改进SUSAN角点检测算法和精确的亚像素级提取角点坐标的方法,计算出总体标定误差为0.2个像素.通过实验验证了该算法的可行性和有效性,能够为高精度标定系统提供可靠数据.     

基于视觉的六自由度机械臂运动学参数辨识

提出一种新型低成本的基于单目视觉的机器人末端位姿测量方法,设计并实现了六自由度机械臂的运动学参数辨识。采用分级测量方法和标定板绝对编码方法,解决了当前视觉测量过程中测量范围小、测量精度受相机畸变影响大等问题;使用基于位置误差的运动学参数辨识模型和单目视觉测量系统,简化了机器人的标定过程。最后,通过实验验证了方案的实用性和有效性。     

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．     

航天机器人手眼视觉模拟系统初步设计

介绍了国外航天机器人手眼视觉系统的构成及原理,给出了在地面模拟实验系统中基于PC机和图像采集卡的机器人手眼视觉系统的初步设计方案,包括硬件设计和软件设计等;对手眼视觉系统中的一些关键技术进行了初步的研究,包括摄像机标定及3D目标物体的位置和姿态测量。实验表明,上述算法满足机器人手眼视觉测量要求,为以后的实际应用打下了基础。     

基于序列图像的视觉定位

提出了一种静止摄像机条件下基于计算机视觉的工业机器人的定位算法。采用单目视觉系统,由线性摄像机模型推导出定位测量模型。通过序列图像,以一种改进的自适应混合高斯模型更新背景,运用背景差分法检测出运动目标,用CAMSHIFT算法实现对运动目标的跟踪,确定其位置和姿态,估计出运动参数,反馈给机器人指导其准确运动。实验结果表明,该方法快速、有效,能够满足视觉定位的实时性要求。     

激光视觉机器人焊接中同时标定摄像机和手眼关系的方法

摄像机和机器人手眼标定是视觉机器人应用中的重要组成部分。针对激光视觉机器人焊接,根据机器人手眼矩阵和机器人末端对基坐标系的位姿矩阵的特定关系,提出了一种同时标定摄像机和机器人手眼的方法。用所设计的标定物对此方法进行标定试验,由非线性最小二乘优化法求解待标定的参数。从焊缝上取20个样点,利用标定结果恢复其三维空间坐标,并与实际三维坐标对比,平均误差为0.12mm,满足焊缝跟踪要求。     

基于2D圆点阵列的摄像机精确标定

针对电脑键盘自动组装生产线研制过程中的摄像机标定问题,提出一种新的摄像机精确标定方法。该方法选用2D圆点阵列作为靶标,首先在不考虑摄像机镜头畸变的情况下,利用改进的Matlab标定工具箱估计出摄像机参数的初始值;然后考虑摄像机的镜头畸变,利用改进遗传算法实现对摄像机参数的精确求解。实验结果表明,该方法是有效可行的。     

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。     

Robot Calibration Using Active Vision-based Measurement

This paper presents an efficient robot calibration method with non-contact vision metrology. Using the coplanar pattern to calibrate camera made the active-vision-based end-effector pose measurement be a feasible and cost-effective way. Kinematic parameter errors were linearized and identified through two-step procedure, thus the singular and non-linear condition was overcome. These errors were then compensated using inverse model method. The whole calibration process is flexible, easy to implement and prevents the error propagation from the earlier stages to the later ones. Calibration was performed on MOTOMAN SV3 industrial robot. Experiment results show that the proposed method is easy to setup and with satisfactory accuracy.     

三维计算机视觉系统中的结构光快速定标

利用DLT模型及简化模型 ,导出双相机单激光系统定标模型 ,巧妙地设计适用于单双相机系统的透明定标薄板 ,实现从单摄像机到双摄像机的快速定标。整个方案简单快速有效 ,定标精度达像素级。方案还可推广到多相机多激光源系统。     

一种弧焊机器人熔池图像的快速标定方法

为了获得弧焊机器人焊接过程中熔池的几何尺寸,须在焊接过程中采用摄像机采集熔池图像,并完成系统的标定.将摄像机模型考虑为理想针孔透视模型,采用固定角度和高度对熔池图像进行采集,使标定模型参数缩减至8个,和传统标定方法相比,大大降低了计算量.采用同一平面4个目标点进行了系统标定和实验,理论和实际熔宽平均误差为0.031 mm,因此应用该方法对弧焊机器人熔池图像进行标定是可行的.