针对当前线扫相机标定过程复杂且需外部辅助装置的问题，提出建立在2D空间中的线扫相机静态标定方法。首先，从应用角度出发，将3D空间的线扫模型推导至2D空间，建立2D空间线扫相机成像模型，设计一种新型的线扫相机标定板。接着，利用交比不变性原理对2D空间的线扫相机模型进行求解。最后，提出一种利用畸变变化量的畸变拟合策略，解决小畸变情况下畸变矫正误差过大的问题，取得了良好的畸变矫正效果。实验结果表明，所提2D空间中的线扫相机静态标定方法标定过程简便，不受现场环境限制，标定精度较高，取得0.06 mm的平均绝对误差（约1.5像素），误差标准方差稳定在0.068以下。所提方法基本满足在中低标定精度下的应用要求，具有较高的实际应用价值。

融合视觉传感器和激光雷达可以实现优于单一传感器的同时定位与建图(SLAM)系统,现有的视觉和激光雷达融合算法仍然存在计算复杂度高、系统精度及稳定性受错误的深度匹配影响等问题。为了更加高效、鲁棒地融合视觉和激光雷达的信息,充分利用图像和激光点云中的地平面信息,提出了高效的视觉辅助激光雷达SLAM算法。首先,从激光点云中分割出地面点云用于提取图像中的地面ORB特征点,并通过单应性变换中的交比不变性校验特征匹配,从而高效鲁棒地利用单应性矩阵分解实现绝对尺度相机运动估计。然后,将得到的相机运动估计以李群SE(3)形式进行插值,用于校正激光雷达在自身运动过程中产生的点云畸变。最后,单目相机的运动估计作为初值用于激光里程计的位姿优化。公共数据集KITTI和实际环境的测试结果表明,本文算法可以有效利用相机运动估计对激光点云畸变进行校正,实时准确地实现里程计和建图。

在基于相机的众多应用场合中,对相机内外参数与镜头畸变参数的标定是关键环节,确定其标定过程的简易操作及标定结果的精度至关重要。与面阵相机相比,线阵相机的标定过程较为复杂。介绍了适合线阵相机的成像几何模型和镜头畸变模型,总结了线阵相机标定的一般流程,归纳分析了文献中基于静态成像和动态扫描成像的标定方法,并对其特点作出了简要评价。

一维(1D)标定具有抗遮挡和制作成本低等优点,是摄像机标定中的重要方法之一。首先,以1D单应矩阵为基础,给出了绕固定点运动1D标定方法的几何解释;其次,在小孔成像模型下,证明了摄影几何中的交比不变性与1D单应矩阵的等价性。相比于共线4点的交比不变性,1D单应矩阵约束更具有一般性。最后,针对基于平面运动的1D标定,由1D单应矩阵计算运动前后1D标定物延长线的交点,提出了一种简便的方法,将平面运动转化为绕固定点运动,并通过仿真和真实实验验证了算法的正确性。实验结果表明:与已有方法相比,本文算法的标定精度得到了显著提高。

为了满足加工中心在机检测的实时性需求, 实现高效率、低成本、高精度地标定线结构光传感器, 提出了一种基于同心圆平面靶标标定线结构光平面参数的新方法。该方法将三点透视模型和交比不变原理相结合, 在线结构光传感器的视觉范围内通过移动同心圆平面靶标, 计算得到光平面上多组标定点的三维坐标, 进而使用最小二乘算法确定光平面方程, 通过标定和检测实验分析并验证了该方法的有效性。该方法具有标定算法简单且操作灵活方便等优点, 适合加工检测等领域的现场标定。

现有的线结构光传感器标定方法中，结构光平面上标定点的计算精度将会直接影响到传感器最终的标定精度。提出了一种基于共面靶标的线结构光传感器标定新方法，该方法无需计算光平面上的标定点，也无需反复计算摄像机的外参数。多次移动共面靶标计算不同方向激光条纹直线的消隐点，并对其拟合直线得到光平面的消隐线，完成光平面法向的标定。根据交比不变原理计算共面靶标上标定点间的距离，并以其为约束来标定剩余参数。考虑到误差传递的影响，定义了优化目标函数，以已求得参数为初值进行非线性优化。对比实验表明了该方法具有较高的标定精度，测量误差均方根为0.0306mm，且标定过程简单，计算复杂度低，适合现场标定。

提出了一种基于双重虚拟圆来标定光平面的新方法。该方法利用棋盘的角点在图像坐标系下构建双重虚拟圆，虚拟圆与激光光条直线建立了相对的位置关系，根据交比不变原理计算出光条上的特征点在摄像机坐标系下的坐标。在摄像机视场范围内多次变换棋盘位置，构造出的虚拟圆也相应变换，由此计算得到更多的特征点，利用最小二乘法拟合光平面方程。实验表明，该方法求得的精度要明显优于实际的圆形靶标标定的精度，光平面标定的均方根误差为0.04 mm，且棋盘靶标更易于制作，标定计算简单可靠，适合现场标定。

在高精度尺寸测量系统中，采用传统短焦距定焦光学方法时径向畸变较大，影响测量精度。为提高测量的精度，根据摄像机针孔成像的线性模型和镜头的非线性模型，建立摄像机定焦镜头的对焦数学模型，提出了采用交比不变的标定方法。研究了物体远近的小范围变化对测量结果准确度的影响，修正了标定的像素当量；分析了镜头的几何投影变换关系，标定了镜头的畸变系数，达到高精度测量目的。实验数据表明，提出的标定算法与结果一致。