基于虚拟棋盘的校准精度分析研究

标定目标板是相机标定中必备的材料。针对摄像头与目标标定物之间的距离对标定精度的影响,进行棋盘图分别约占整个屏幕的1/3,1/2,2/3等情况下的相机标定实验。实验结果证明当棋盘图的图像约占整个屏幕的1/3时,标定精度最高,误差最小。针对虚拟标定板对标定精度的影响,设计9×7和13×9两种规格的虚拟标定板;并且对虚拟标定板在约占整个屏幕的1/3的情况下进行标定。结果证明虚拟标定板的标定结果优于同规格的物理标定板。     

数字图像相关方法中的标定对三维形貌和变形测量的影响

为了实现三维数字图像相关方法的高精度三维测量,首先需要标定成像系统的内外参数.从数字图像相关的基本原理出发,针对相机成像的针孔模型,在理论上给出了物体成像的误差来源和修正措施,从而引出相机的各个标定参数.实验研究了多组标定板的姿态,分析了棋盘标定方法的稳定性和精确度,给出了标定过程的优化方案,解决了复杂工程环境下现场标定步骤繁琐的问题.实验结果表明:当标定板的姿态数大于9组时,标定参数趋于稳定,用稳定的标定结果计算目标物的半径更可靠.精确稳定的棋盘标定方法有利于获得高精度的三维测量结果,因此优化标定后的三维数字图像相关方法不仅操作简便,还具有相当高的可靠性和精确度.     

相机标定精度外界影响因素仿真及实验研究

以张正友相机标定方法为基础,分析了影响相机标定精度的主要外界因素,给出了在这些因素的影响下,标定所得相机参数的分布曲线。仿真及实验分析表明,在张正友标定方法中,相机标定板张数最好不少于20张;在相机视场范围内,当特征点为110个时,单位网格长度应控制在6~14mm之间,此时获得的有效焦距最稳定;当棋盘网格单位长度为10mm时,棋盘标定板上的特征点应保证在150个以内,此时主点坐标获取稳定;噪声方差与重投影点误差基本呈正比例增大。研究结果对相机标定精度的提高有一定的参考价值。     

常用摄像机标定工具精度研究

采用3种摄像机标定工具（Matlab标定工具箱、OpenCV视觉类库和Halcon软件）分别针对棋盘格标定板和实心圆标定板进行标定。介绍了基于棋盘格长度的摄像机标定精度评价方法,利用该方法对3种标定工具的标定精度进行评价。研究表明,M atlab标定工具箱与OpenCV标定软件在标定精度上是一样的,Halcon软件的标定精度略高于前两种标定工具。     

面向视觉测量的相机标定误差分析

该文分析了影响CCD相机标定参数精度的一些主要因素,并分析了在这些因素影响下相机标定结果。同时,分析了光照条件对角点检测精度的影响。实验表明,在保证角点坐标精度的前提下,标定板平面性对标定结果影响较大,图像数量取12~20幅比较合适。实验结果对相机标定中标定板的合理选择和制作、图像数量的选取、获得稳定的标定结果提供了有效参考。     

张氏标定法在双目视觉脉搏测量系统中的应用

针对双目视觉脉搏信息测量系统中相机微距工作、公共视场小、成像范围有限的特点,研究相机标定的原理和方法,实现双目视觉系统的标定.采用微型黑白棋盘格高精度标定板,在自制背光源辅助下,双目视觉脉搏信息测量系统中的左右相机同步采集高质量标定图像,基于张正友标定方法,对系统进行标定,标定结果精度较高.基于该标定方法的脉搏幅度测量结果的标准偏差控制在0.040 0以下,结果稳定可靠,故该标定方法可用于脉搏信息测量系统的标定,为后续脉搏幅度的精确提取及脉搏形态三维重构打下良好的基础.     

高精度摄像机标定模板的设计及识别算法

针对目前摄像机标定模板——黑白棋盘格识别精度低导致标定精度降低的问题,提出了一种以渐变圆形为特征的摄像机标定模板以及相应的检测算法.新的摄像机标定模板以渐变圆形作为图元代替以前的棋盘格交点,从而可以使摄像机更精确地对其位置进行识别,得到更精确的摄像机标定结果,并保留了黑白棋盘格作为标定模板,具有制作简易,成本低廉的优势,并且针对这种标定模板,提出了精确的检测算法.实验结果表明,在相同的摄像机和相同的环境下,新标定模板和检测算法标定的投影误差比黑白棋盘格的标定结果减少了20%.     

基于虚拟深度的聚焦型显微光场相机深度测量标定

针对聚焦型显微光场相机在内部光学参数未知的情况下,进行了基于虚拟深度的深度测量标定。首先基于高斯光学建立光场成像模型,推导出虚拟深度与实际深度间的函数关系。然后选择单一角点的标定板,在不同深度位置进行拍摄;该角点在多个宏像素中重复成像,相邻重复像点的间距随深度位置改变而变化;利用图像匹配的方法计算相邻重复像点的距离和虚拟深度值,并与实际深度一一对应进行曲线拟合。根据拟合结果,分析了不同深度位置下,该光场成像系统的深度测量分辨率。最后,通过拍摄已知倾角的倾斜棋盘格标定板,进行深度测量并分析测量误差,在主镜头工作距离靠近镜头方向2 mm(10倍景深)范围内,测量误差小于5.35%。     

基于几何约束的高精度特征点检测和相机标定

针对高精度特征点检测和相机标定问题,提出了一种基于几何约束的角点检测和相机标定方法.该方法首先用传统的方法提取图像中的角点,以此为初值从图像中搜索棋盘格边缘,然后对边缘数据进行拟合,并将拟合得到的三次曲线的交点作为真实的角点,最后以这些角点为特征点进行相机标定.实验结果表明,加入几何约束后能大幅提高特征点提取的准确度,从而显著提高相机标定的精度.     

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。     

摄像机与3D激光测距仪外部标定新方法

针对摄像机与3D激光测距仪外部标定问题,提出一种以镂空的棋盘格为标定模板的新方法.与传统标定方法不同,整个标定过程一次完成数据采集,根据图像和点云数据提取的角点实现外部标定,同时,仅采用同一块标定模板和一次数据采集完成整个标定过程,解决了以往因标定过程繁琐对标定精度带来影响的问题.实验结果表明,该方法简单实用,效果较好.     

基于圆形二值相移图案的离焦相机标定方法

为实现离焦状态下相机的精确标定,提出了一种基于圆形二值相移图案的标定方法.首先,使用相移法生成圆形相移图案,并对图案进行二值化以避免液晶显示屏幕伽马非线性误差影响,提高相位精度;然后,利用图案携带的相位信息直接定位椭圆环带区域作为目标区域,并对目标进行对偶椭圆拟合,获得特征点的亚像素精度坐标;最后,建立与世界坐标的联系,完成标定过程.模拟和实验结果表明:对于不同的相机离焦程度,提出的方法均能够实现稳定可靠的相机标定.     

一种改进的Harris-RANSAC长焦相机标定算法

长焦相机采集近距离棋盘格图像时易出现相机离焦现象，导致棋盘格图像产生散焦模糊，极大地增加了相机标定的难度，同时传统的Harris角点检测算法对散焦模糊的棋盘格图像进行角点检测的结果即使经过非极大值抑制处理也仍然存在大量冗余角点.针对上述问题，基于随机抽样一致(random sample consensus, RANSAC)算法提出一种改进的Harris-RANSAC长焦相机标定算法.首先，引入感兴趣区域将Harris角点检测的区域缩小到棋盘格区域以避免背景干扰；其次，采用随机抽样一致算法替代传统的非极大值抑制方法剔除冗余角点；最后，针对模糊棋盘格图像的特性构造新的响应函数，进行亚像素级角点定位，从而得到精确的角点坐标.结果表明，改进的Harris-RANSAC算法对模糊棋盘格图像进行角点检测时耗时短且精度较高，角点检测的反投影误差仅为0.432像素.     

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。     

一种基于双平行平面的激光雷达和摄像机标定方法

针对单线激光雷达和摄像头的外参数估计问题,提出一种基于双平行平面的标定方法,标定过程分为单传感器相对车体位姿的标定和多传感器联合标定2个部分.利用激光雷达在双平行的平面标定板上的扫描信息,获取激光雷达相对于车体的俯仰角度和偏转角度;通过黑白棋盘格获取摄像头相对于车体的姿态外参数;最后综合前两步的结果和两种传感器在车体的精确安装位置,对激光雷达、摄像头和车体进行联合标定.本文提出的方法只要让标定物放置于车体正前方,采集一次数据就能满足整个标定过程,实现多个传感器的联合标定.实验结果表明,该方法的标定精度较高,简单实用.     

投影仪全参数平面线性估计的高精度标定方法

针对投影仪光路结构复杂、主点偏差大导致高精度标定难以实现的问题,提出一种全参数平面线性估计的方法,为投影仪标定过程提供精确的主点偏差初值,实现了投影仪的全参数高精度标定。首先将投影仪作为虚拟相机,利用多频相移原理得到投影仪和标定板的坐标对应关系,然后采用两步法对非线性方程进行求解计算,通过引入向量参数的方法实现非线性方程的线性化,再利用仿射变换关系选取最优点集,得到稳定的直接参数预估算法,最后利用一种全局捆绑调整算法实现投影仪的高精度标定。采用此方法对投影仪单相机系统完成标定之后,测量了标准球以验证精度,实验表明投影仪单相机系统的平均重投影误差为0.04像素,测得标准球直径平均偏差小于0.1mm,球心距偏差小于0.05mm。结果证明,所提出的投影仪标定方法计算模型简单、稳定性高并具有较高的精度,适用于主点偏差较大和投影仪焦距未知的情况。     

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海浪波面三维重建技术

为了提高海面特征点检测的准确度和三维重建的精度,在基于传统的Harris算法的基础上,提出1种基于高斯金字塔图像的改进Harris特征点检测算法.利用搭建的双目相机平台,对海浪图像进行采集并完成相机的标定过程,然后根据改进的角点提取算法对图像的角点进行检测,利用尺度不变特征变换(scale-invariant feature transform,SIFT)算法对海浪图像特征点进行立体匹配得出视差图,最后根据三角测量原理获取图像的深度信息,实现海浪波面的三维信息重建.实验结果证明,在针对海浪图像时,该方法具有更高的精度和准确度.     

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。     

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。