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基于单目视觉的平面测量 被引量：56
1
作者 尹英杰 徐德 +2 位作者 张正涛 王欣刚 屈稳太 《电子测量与仪器学报》 CSCD 2013年第4期347-352,共6页
针对平面上目标的定位及长度测量等问题,提出了一种基于单目视觉测量平面上物体位置的方法,并讨论了标定点的选取原则。在被测目标所在平面上放置平面靶标,在平面靶标上选取标定点,通过最小二乘法求取模型参数,实现单目视觉测量模型的... 针对平面上目标的定位及长度测量等问题,提出了一种基于单目视觉测量平面上物体位置的方法,并讨论了标定点的选取原则。在被测目标所在平面上放置平面靶标,在平面靶标上选取标定点,通过最小二乘法求取模型参数,实现单目视觉测量模型的标定。利用标定出的模型参数,根据目标的图像坐标计算出其平面坐标位置,从而实现目标的定位及长度测量。标定点个数至少为4个,并且标定点需满足特定的位置关系。实验中测得目标长度的相对误差小于0.3%,验证了该方法的有效性。 展开更多
关键词 测量模型 标定 平面靶标 单目视觉 视觉测量
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一种高精度线结构光视觉传感器现场标定方法 被引量：46
2
作者 刘震 张广军 +1 位作者 魏振忠 江洁 《光学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第11期3124-3128,共5页
针对现有线结构光视觉传感器标定方法存在的局限性,提出一种不需要求解光平面标定点的标定方法。根据光条图像求解平面靶标上光条在摄像机坐标系下的Plücker矩阵。在视觉传感器前合适位置将平面靶标摆放多次,联立所有光条空间直线... 针对现有线结构光视觉传感器标定方法存在的局限性,提出一种不需要求解光平面标定点的标定方法。根据光条图像求解平面靶标上光条在摄像机坐标系下的Plücker矩阵。在视觉传感器前合适位置将平面靶标摆放多次,联立所有光条空间直线的Plücker矩阵,求解光平面在摄像机坐标系的平面方程。最后通过非线性优化方法得到光平面方程在最大似然准则下的最优解。在标定过程中,所有光条点都参与光平面参数的计算过程,因此该方法标定结果精度高、稳健性强。实验证明,与现有方法相比该方法标定精度提高30%左右。 展开更多
关键词 机器视觉 线结构光视觉传感器 平面靶标 Plücker直线坐标
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基于EPNP算法的单目视觉测量系统研究 被引量：27
3
作者 张慧娟 熊芝 +1 位作者 劳达宝 周维虎 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2019年第5期180-185,共6页
利用计算机视觉进行姿态测量的方法已广泛应用于现代控制、导航、跟踪等多个领域中。研究并设计了一种基于P4P矩形分布的平面靶标和EPNP算法结合的单目视觉姿态测量方法。首先,利用单相机获取平面靶标图像,经图像处理后得到四个特征点... 利用计算机视觉进行姿态测量的方法已广泛应用于现代控制、导航、跟踪等多个领域中。研究并设计了一种基于P4P矩形分布的平面靶标和EPNP算法结合的单目视觉姿态测量方法。首先,利用单相机获取平面靶标图像,经图像处理后得到四个特征点的像素坐标,并使用EPNP算法进行姿态解算;其次,对姿态角测量误差进行了仿真分析,为提高姿态测量精度提供了理论指导和依据;最后,提出一种与高精度二维转台结合的坐标系配准方法,利用该方法对三个方向姿态角精度进行验证。实验结果表明:当绕x和y轴的转动角度在[-6°, 6°]时,姿态测量误差小于0.1°,可以满足测量应用需求。 展开更多
关键词 计算机视觉 姿态 EPNP 平面靶标
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基于圆形标志点的深空探测全景相机标定方法 被引量：27
4
作者 吴凡路 刘建军 +1 位作者 任鑫 李春来 《光学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第11期139-145,共7页
为满足深空探测全景相机的高精度标定要求,针对大型室外三维标定靶标构建困难、不能现场标定,平面棋盘靶标标定精度不高等问题,提出了一种基于圆形标志点的相机标定方法。大量圆形标志点按矩阵形式均匀分布在平面靶标上,以其中一个圆形... 为满足深空探测全景相机的高精度标定要求,针对大型室外三维标定靶标构建困难、不能现场标定,平面棋盘靶标标定精度不高等问题,提出了一种基于圆形标志点的相机标定方法。大量圆形标志点按矩阵形式均匀分布在平面靶标上,以其中一个圆形标志点为原点建立世界坐标系。基于相机成像模型及物点、相机原点、像点的共线性约束,以投影误差最小作为目标函数,采用非线性优化方法得到了相机参数的最优解。标定实验结果显示所提标定方法可行、有效,具有较高的标定精度和较好的稳健性,相机参数的标定精度优于0.3pixel;采用的畸变模型合适,标志点投影误差优于0.07pixel。 展开更多
关键词 机器视觉 相机标定 圆形标志点 全景相机 平面靶标 镜头畸变
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结构光视觉传感器通用现场标定方法 被引量：26
5
作者 孙军华 张广军 +1 位作者 刘谦哲 杨珍 《机械工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第3期174-177,共4页
建立结构光视觉传感器通用数学模型,提出一种基于平面靶标的结构光视觉传感器结构参数标定新方法。在测量空间不同位置多次随意摆放平面靶标,结构光投射在靶标表面,摄像机拍摄靶标图像。利用靶标上特征点及对应的图像点求解靶标坐标系... 建立结构光视觉传感器通用数学模型,提出一种基于平面靶标的结构光视觉传感器结构参数标定新方法。在测量空间不同位置多次随意摆放平面靶标,结构光投射在靶标表面,摄像机拍摄靶标图像。利用靶标上特征点及对应的图像点求解靶标坐标系到摄像机坐标系的转换。根据靶标平面与图像平面之间的同射变换获得结构光标定点在靶标坐标系下的坐标,并统一到摄像机坐标系下,在此基础上拟合出结构光方程。该方法获得标定点效率高,能胜任点、线、曲面等任何模式结构光视觉传感器的现场标定。试验结果表明,该方法具有较高的标定精度。 展开更多
关键词 结构光 标定 同射变换 平面靶标
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大型自由曲面移动式三维视觉测量系统 被引量：19
6
作者 孙军华 张广军 +1 位作者 魏振忠 周富强 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第12期1688-1691,共4页
本文介绍了一种移动式三维视觉测量系统,用于大型物体自由曲面的测量。传感器采用双目立体视觉方式,并结合编码结构光技术,使匹配过程简化。传感器移动到大型物体周围对各局部区域进行测量。采用一个平面靶标作为中介,建立了传感器位姿... 本文介绍了一种移动式三维视觉测量系统,用于大型物体自由曲面的测量。传感器采用双目立体视觉方式,并结合编码结构光技术,使匹配过程简化。传感器移动到大型物体周围对各局部区域进行测量。采用一个平面靶标作为中介,建立了传感器位姿变换矩阵的优化目标函数,根据靶标上多个特征点求解出该矩阵,即拼接矩阵。传感器在各个位置所测三维数据通过拼接矩阵统一到全局坐标系下。视觉测量系统在2个位置对维纳斯石膏像进行了测量,并进行拼接。结果表明,该测量系统操作简单,适用范围广;x、y、z坐标拼接RMS误差分别为0.038 mm0、.022 mm和0.135 mm。 展开更多
关键词 自由曲面 计算机视觉 测量 平面靶标
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基于单经纬仪的视觉测量三维数据拼接方法 被引量：14
7
作者 张广军 孙军华 +1 位作者 魏振忠 周富强 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第3期441-445,共5页
本文针对大型自由曲面三维视觉测量中的数据拼接问题,建立了经纬仪透视投影模型,提出了以平面靶标为中介坐标系,以经纬仪坐标系为全局坐标系的三维数据拼接方法。在大型自由曲面的若干测量子区域附近放置一个平面靶标,通过视觉传感器拍... 本文针对大型自由曲面三维视觉测量中的数据拼接问题,建立了经纬仪透视投影模型,提出了以平面靶标为中介坐标系,以经纬仪坐标系为全局坐标系的三维数据拼接方法。在大型自由曲面的若干测量子区域附近放置一个平面靶标,通过视觉传感器拍摄平面靶标上的特征点,求得视觉传感器坐标系到靶标坐标系的变换矩阵;通过经纬仪观测靶标上的特征点,求得靶标坐标系到经纬仪坐标系的变换矩阵。因此,可求得视觉传感器坐标系到经纬仪坐标系的变换矩阵。将视觉传感器所测得的各子区域的三维数据统一到了经纬仪坐标系下,即完成了大型自由曲面的全局测量。经实验验证,数据拼接的RMS误差小于0.487mm。 展开更多
关键词 自由曲面 视觉测量 三维数据拼接 经纬仪 平面靶标
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基于自由靶标的线结构光视觉测量系统标定研究 被引量：16
8
作者 杨凯 余厚云 杨超 《机电工程》 CAS 2016年第9期1066-1070,共5页
针对现有的线结构光视觉测量系统现场标定方法存在效率低、操作复杂等不足,提出了一种基于自由移动平面靶标的标定方法。该方法以平面靶标作为标定对象,首先采用张正友的方法标定出了摄像机内部参数,然后引入了线结构光和自由移动平面靶... 针对现有的线结构光视觉测量系统现场标定方法存在效率低、操作复杂等不足,提出了一种基于自由移动平面靶标的标定方法。该方法以平面靶标作为标定对象,首先采用张正友的方法标定出了摄像机内部参数,然后引入了线结构光和自由移动平面靶标,以各种位姿下靶标内的激光条纹与棋盘格角点边线交点作为特征点,求取了特征点在摄像机坐标系下的坐标,并拟合出了结构光面平面方程,从而完成了整个测量系统的标定。试验结果表明,采用上述方法标定后的线结构光视觉测量系统测量误差小于1%,达到了较高的标定精度,能够满足使用要求。 展开更多
关键词 线结构光 视觉测量 标定 光平面 平面靶标
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任意位姿平面靶标实现立体视觉传感器标定 被引量：12
9
作者 吴斌 薛婷 +1 位作者 邾继贵 叶声华 《光电子．激光》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第11期1293-1296,共4页
提出一种基于任意位姿平面靶标的立体视觉传感器标定新方法。利用平面标定参照物,并允许其在测量空间内自由移动,结合镜头畸变的摄像机标定数学模型,实现传感器中摄像机标定;在立体视觉传感器三维测量模型基础上,引入特征点约束优化传... 提出一种基于任意位姿平面靶标的立体视觉传感器标定新方法。利用平面标定参照物,并允许其在测量空间内自由移动,结合镜头畸变的摄像机标定数学模型,实现传感器中摄像机标定;在立体视觉传感器三维测量模型基础上,引入特征点约束优化传感器结构参数,同时实现了传感器现场标定。该方法降低了标定设备的成本,灵活方便,切实可行。实验结果表明,该方法标定精度高,已标定传感器测量空间距离的相对误差优于0.3%。 展开更多
关键词 立体视觉传感器标定 平面靶标 任意位姿 特征点约束
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平面标定靶标标记点的圆心提取 被引量：15
10
作者 解则晓 王晓敏 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第2期440-449,共10页
基于圆形标记点的平面靶标被广泛应用于摄像机标定与视觉测量中。针对该平面靶标,为得到圆形标记点在像面上的圆心投影,提高摄像机的标定精度,本文提出了一种基于对偶二次曲线几何特性的圆心提取算法。该算法的核心是平面内一个标记点A... 基于圆形标记点的平面靶标被广泛应用于摄像机标定与视觉测量中。针对该平面靶标,为得到圆形标记点在像面上的圆心投影,提高摄像机的标定精度,本文提出了一种基于对偶二次曲线几何特性的圆心提取算法。该算法的核心是平面内一个标记点A像面投影二次曲线对应的对偶矩阵CA*,相对于平面内另外一个标记点B的对偶矩阵CB*的一个广义特征向量,穿过这两个标记点的圆心投影。因此,在获取标记点亚像素级边缘点,拟合椭圆得到椭圆二次曲线方程后,通过任意两个标记点的对偶矩阵,均可得到一条穿过这两个圆心投影的向量。经过同一个圆心投影的多个向量叉乘标准化后的结果就是该标记点的圆心投影。为测试本文方法提取圆心像点的精度,本文在像面与靶标平面夹角40°的姿态下,对直径为90mm的超大标记点提取圆心投影,圆心投影误差为0.1～1pixel。并以此方法得到的圆心投影对手持式扫描仪进行摄像机标定,进而对已知坐标的平面靶标及3D工件上的标记点进行扫描,最大误差不超过0.2mm。通过实验证明了本文提取的圆心投影比采用椭圆圆心的精度高,而且提高了摄像机的标定精度。 展开更多
关键词 平面靶标 圆形标记点 对偶二次曲线 摄像机标定 圆心投影误差
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基于单应性矩阵的线结构光参量标定法 被引量：15
11
作者 洪磊 田啟良 嵇保健 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第12期107-112,共6页
利用矩形角点计算了成像平面与靶标平面之间的单应性矩阵,获取了结构光中心线在靶标平面的直线方程,结合消失点原理获取了直线上任意多个标定点的三维坐标;通过多幅图像标定点的拟合得出了光平面方程.实验表明,该算法可实现光平面参量... 利用矩形角点计算了成像平面与靶标平面之间的单应性矩阵,获取了结构光中心线在靶标平面的直线方程,结合消失点原理获取了直线上任意多个标定点的三维坐标;通过多幅图像标定点的拟合得出了光平面方程.实验表明,该算法可实现光平面参量的快速准确标定,标定结果达到的定位准确度为±0.437mm,符合工业现场的实际需求.与交比不变法相比,该方法获取标定点的效率高,靶标设计简单、通用性强. 展开更多
关键词 标定 线结构光 单应性矩阵 平面靶标 拟合 消失点
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双传感器激光视觉测量系统的校准 被引量：10
12
作者 周富强 陈酉玫 张广军 《光电子．激光》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第7期828-831,共4页
构建了由2个结构光传感器组成的激光视觉三维测量系统,建立了测量系统的数学模型。提出了一种基于未知运动的平面靶标获得测量系统全部参数的现场校准方法。实验表明,传感器校准后的三维坐标精度为0.011、0.008和0.115mm,所提出的校准... 构建了由2个结构光传感器组成的激光视觉三维测量系统,建立了测量系统的数学模型。提出了一种基于未知运动的平面靶标获得测量系统全部参数的现场校准方法。实验表明,传感器校准后的三维坐标精度为0.011、0.008和0.115mm,所提出的校准方法无需依赖专门的三维测量设备,操作简单,促进了双传感器激光视觉测量系统的工程化三维测量应用。 展开更多
关键词 双传感器 激光视觉 校准 平面靶标 三维测量
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线结构光多传感器三维测量系统误差校正方法 被引量：12
13
作者 张维光 赵宏 《西安交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第6期75-80,共6页
针对线结构光多传感器三维轮廓测量系统中多传感器坐标系统一误差及线结构光带特征平面方程求解误差的校正问题,应用一种可进行特征点多分辨率提取的平面靶标,选择两传感器共同测量范围内部分特征点作为参考点,应用迭代求解最近临点算法... 针对线结构光多传感器三维轮廓测量系统中多传感器坐标系统一误差及线结构光带特征平面方程求解误差的校正问题,应用一种可进行特征点多分辨率提取的平面靶标,选择两传感器共同测量范围内部分特征点作为参考点,应用迭代求解最近临点算法,求解两标定坐标系精确统一的参数,实现多传感器测量系统中两坐标系统一误差的校正.提出了一种带参数的线结构光带图像特征点亚像素提取算法,通过参数设置改变线结构光带特征平面的位置,对线结构光带特征平面方程求解误差进行校正.实验结果表明,误差校正算法精度高、重复性好,确保测量系统可以获得复杂型面物体高精度的截面测量配准数据. 展开更多
关键词 三维测量 误差校正 平面靶标 迭代求解最近临点算法 多传感器
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简化UKF算法在摄像机标定中的应用 被引量：9
14
作者 陈益 赵高鹏 刘娣 《计算机工程》 CAS CSCD 北大核心 2009年第19期274-276,共3页
提出一种基于简化无迹卡尔曼滤波(UKF)算法的摄像机标定方法。将平面靶标图像上的不同特征点坐标视为同一个特征点在不同时刻的运动坐标。为避免欧拉角描述法带来的奇异问题,用单位四元数描述世界坐标系和摄像机坐标系之间的变换关系,... 提出一种基于简化无迹卡尔曼滤波(UKF)算法的摄像机标定方法。将平面靶标图像上的不同特征点坐标视为同一个特征点在不同时刻的运动坐标。为避免欧拉角描述法带来的奇异问题,用单位四元数描述世界坐标系和摄像机坐标系之间的变换关系,选取摄像机内外参数作为系统状态变量。结合实际应用背景,简化标准UKF算法,将其用于摄像机参数估计,在保证标定精度的前提下降低运算复杂度。仿真结果表明了该方法的有效性。 展开更多
关键词 摄像机标定 平面靶标 简化UKF算法
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基于柔性平面靶标的摄像机现场标定方法 被引量：9
15
作者 余明浪 魏振忠 孙军华 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第3期347-350,共4页
提出一种摄像机现场柔性平面靶标标定方法.该方法仅需在平面靶标上设置少量空间三维坐标已知特征点.在这些特征点中,任意共线的特征点可以确定一条直线,因此可以确定若干条直线.根据在透视投影变换下,直线和直线的交点均为不变量的性质... 提出一种摄像机现场柔性平面靶标标定方法.该方法仅需在平面靶标上设置少量空间三维坐标已知特征点.在这些特征点中,任意共线的特征点可以确定一条直线,因此可以确定若干条直线.根据在透视投影变换下,直线和直线的交点均为不变量的性质,可获得除已知特征点之外的大量标定特征点用于摄像机标定.基于误差传播理论,对标定点的不确定度进行了详细分析.采用研制的尺寸为100 mm×100 mm,加工精度为0.01 mm的柔性平面靶标,对摄像机进行了现场标定实验,获得了0.032mm的标定精度. 展开更多
关键词 摄像机标定 平面靶标 柔性 不确定度
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基于卡尔曼滤波的摄像机标定方法 被引量：6
16
作者 翟晋 周富强 张广军 《光电工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第9期60-65,共6页
本文提出了一种基于迭代扩展卡尔曼滤波的摄像机标定方法。将二维平面靶标图像上的特征点看作是匀速运动的点,以观测到的特征点图像坐标和对应世界坐标作为滤波器的输入,摄像机内外参数的估计值作为滤波器的输出,根据迭代扩展卡尔曼滤... 本文提出了一种基于迭代扩展卡尔曼滤波的摄像机标定方法。将二维平面靶标图像上的特征点看作是匀速运动的点,以观测到的特征点图像坐标和对应世界坐标作为滤波器的输入,摄像机内外参数的估计值作为滤波器的输出,根据迭代扩展卡尔曼滤波算法得到摄像机内外参数的最优估计。通过仿真和真实实验,结果表明,对于有限数量的平面靶标标定图像数据,该算法具有较高的标定精度和较好的鲁棒性。 展开更多
关键词 摄像机标定 平面靶标 卡尔曼滤波 摄像机参数
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一字线结构光三维测量模型的新型标定方法 被引量：9
17
作者 李冠楠 谭庆昌 +1 位作者 寇莹 张宇鹏 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第11期1334-1339,共6页
建立了一字线结构光的机器视觉测量模型,并提出了基于改进的CCD相机标定法的结构光平面精确标定方法.根据结构光沿光平面法线方向的能量分布规律,采用高斯拟合法提取图像中光条中心点的亚像素坐标.标定时,在自由移动的平面靶标上建立局... 建立了一字线结构光的机器视觉测量模型,并提出了基于改进的CCD相机标定法的结构光平面精确标定方法.根据结构光沿光平面法线方向的能量分布规律,采用高斯拟合法提取图像中光条中心点的亚像素坐标.标定时,在自由移动的平面靶标上建立局部世界坐标系,利用结构光光条与标靶的共面性,将通过相机标定参量计算得到的光条中心点的局部世界坐标转换到相机坐标系中.利用光平面上求得的标定点的三维坐标,实现了一字线结构光平面在相机坐标系下的优化估计.该方法考虑了影响测量模型准确度的因素,可以获取大量的用于标定光平面参量的标定点坐标.标准量块和轴颈的测量结果表明,该方法在实际应用中具有较高的准确度. 展开更多
关键词 结构光 平面靶标 标定 相机畸变 视觉测量
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基于平面基线靶标的视觉测量数据拼接方法 被引量：8
18
作者 孙军华 张广军 +1 位作者 魏振忠 周富强 《机械工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第7期192-195,共4页
针对视觉测量中三维数据的拼接问题,提出一种基于平面基线靶标的数据拼接方法。该方法利用平面基线靶标提供特征点,建立视觉传感器在相邻位置坐标系旋转矩阵和平移矢量各参数的优化目标函数,通过Levenberg—Marquardt优化算法求解出旋... 针对视觉测量中三维数据的拼接问题,提出一种基于平面基线靶标的数据拼接方法。该方法利用平面基线靶标提供特征点,建立视觉传感器在相邻位置坐标系旋转矩阵和平移矢量各参数的优化目标函数,通过Levenberg—Marquardt优化算法求解出旋转矩阵和带有未知系数平移矢量。在此基础上,利用平面靶标上的基线长度确定平移矢量系数,从而求得数据拼接矩阵。利用平面靶标上100个点进行拼接试验,计算出x、y和z坐标拼接RMS误差分别为0．038 mm、0．022 mm和0．135 mm。结果表明该方法柔性好,适用范围广。 展开更多
关键词 三维数据拼接 视觉测量 平面靶标 基线长度
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基于视觉检测站线结构光传感器的标定方法 被引量：8
19
作者 段宇 刘常杰 +1 位作者 劳达宝 叶声华 《传感器与微系统》 CSCD 北大核心 2010年第4期126-128,共3页
将一种基于交比不变性的标定方法应用于工业现场,实现对白车身柔性激光视觉检测站中线结构光视觉传感器的现场标定。利用平面靶标在传感器测量空间内自由移动,结合其数学模型,实现传感器中摄像机的标定;利用透视投影交比不变性获取标定... 将一种基于交比不变性的标定方法应用于工业现场,实现对白车身柔性激光视觉检测站中线结构光视觉传感器的现场标定。利用平面靶标在传感器测量空间内自由移动,结合其数学模型,实现传感器中摄像机的标定;利用透视投影交比不变性获取标定特征点实现对传感器的现场标定。实验结果表明:该方法标定精度高,传感器测量标定精度完全满足白车身测量精度要求。 展开更多
关键词 线结构光视觉传感器 平面靶标 任意位姿 交比不变性
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基于PnP算法的单目视觉位移测量方法 被引量：2
20
作者 何帅民 陈皓 王振宇 《新技术新工艺》 2023年第6期46-52,共7页
为实现结构位移的快速非接触式测量,建立结合棋盘格靶标和PnP算法的单目视觉位移测量方法。选取L-M、EPNP、IPPE和SQPNP等4种求解算法开展对比研究,以评价不同算法在位移测量中的适用性。通过Python编程进行仿真计算探究特征点数量、特... 为实现结构位移的快速非接触式测量,建立结合棋盘格靶标和PnP算法的单目视觉位移测量方法。选取L-M、EPNP、IPPE和SQPNP等4种求解算法开展对比研究,以评价不同算法在位移测量中的适用性。通过Python编程进行仿真计算探究特征点数量、特征点定位误差、靶标变形、位移水平对算法求解精度的影响,为后续试验提供依据和指导。搭建三向位移视觉测量样机系统开展竖向及深度位移测量试验,验证PnP算法在位移测量中的可行性。结果表明:L-M、IPPE和SQPNP算法的求解效果优于EPNP算法,位移测量误差<0.5 mm。该研究提供了一种低成本、高精度的工程结构位移监测方法,可为相关工程应用提供参考。 展开更多
关键词 三维位移 视觉测量 PnP算法 单目视觉 平面靶标 结构变形
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