重庆邮电大学 通信与信息工程学院,重庆 400065
道路消失点检测是高级驾驶辅助系统中盲区监测的重要组成部分。针对现有消失点检测方法所存在的准确度低、运算量大等问题,提出一种基于车载视频图像的道路消失点检测算法。该算法在Harris角点检测基础上优化得分函数检测出图像特征点,减少在跟踪阶段的运算量;通过金字塔光流法和帧差距离对运动特征点进行跟踪,在结束帧上准确获得各特征点的位置;对特征点去除离值点后,通过优化初始聚类中心的K-Means聚类算法,得到车载视频图像的道路消失点。最后将算法应用于各种车辆行驶场景进行测试,在较短运行时间内,能准确检测出车载视频图像中道路消失点,证明算法鲁棒性好、运算简单易实现。
消失点检测 特征点检测 光流跟踪 离值点 vanishing point detection feature point detection optical flow tracking off-value point K-Means K-Means
强激光与粒子束
2023, 35(2): 029001
1 河南工业大学粮食信息处理与控制教育部重点实验室，河南 郑州 450001
2 河南工业大学郑州市机器感知与智能系统重点实验室，河南 郑州 450001
3 河南工业大学信息科学与工程学院，河南 郑州 450001
提出一种基于消隐点共线约束的镜头畸变非量测校正方法。针对畸变中心的定位误差问题，利用畸变模型的基本矩阵和最小二乘法，实现畸变中心的高精度定位。同时，根据消隐点共线约束，定义消隐点和直线联合度量的畸变测度函数，并使用Nelder-Mead算法进行非线性优化，迭代计算出精确的畸变模型系数。实验结果表明，所提方法能够有效、准确地对镜头畸变进行校正，方法简单易行，校正精度高。
测量 镜头畸变 非量测校正 消隐点共线约束 直线残差 光学学报
2022, 42(23): 2312004
1 南昌航空大学无损检测技术教育部重点实验室, 江西 南昌 330063
2 南昌航空大学测试与光电工程学院, 江西 南昌 330063
针对现有线结构光测量系统标定模型复杂、需要特制靶标等局限性,提出了一种新的线结构光测量系统标定方法。利用精密导轨运载平面靶标沿着空间一个方向至少运动两次,创建一组在激光平面上的平行特征线。根据消隐点的原理,建立新的数学模型,可以标定成像像素与运动方向上一维信息的直接对应关系。改变导轨运动方向,另外两个空间正交方向上的像素-维度对应关系同样可以得到。与传统标定方法相比,所提标定方法无需标定系统多组空间关系,简化了传统标定过程,减少了误差的积累。另外,靶标可为普通平面,避免了特制靶标的制造困难。实验结果表明,所提方法测量结果均方根误差(RMSE)为0.0359 mm,平均绝对误差(MAE)为0.0306 mm,可以有效用于线结构光三维(3D)测量。
测量 线结构光 系统标定 特征线 消隐点 激光与光电子学进展
2021, 58(22): 2212003
桂林电子科技大学电子工程与自动化学院, 广西 桂林 541004
以待标定鱼眼相机近似垂直棋盘格获取的单张影像为对象,综合利用多种几何约束分阶段求解鱼眼相机参数初值并进行全局优化:利用鱼眼图像轮廓对称性计算得到准确的相机主点位置(u0,v0),并通过轮廓外接矩形扫描搜索巧妙回避了黑色背景下的轮廓点检测困难;精确拟合棋盘格两组互相垂直平行直线在鱼眼图像上投影椭圆,计算椭圆交点并将其反投影到单位球面获得平行直线灭点,根据灭点方向正交约束得到相机等效焦距初值(fx,fy)及旋转矩阵角度初值;利用径向对准约束及棋盘格角点信息先线性求解平移矢量(tx,ty)初值,进而建立一元二次方程求解平移矢量tz初值,最后通过最小化棋盘格角点重投影误差对除主点外的全部相机参数进行全局优化,并利用优化参数对鱼眼图像实施立方盒展开纠正。对海康威视两种型号(视野范围不同)定焦鱼眼相机的标定及其影像纠正试验结果表明,本文方法重投影均方根误差(RMSE)小于1/3 pixel,标定参数对鱼眼图像不同区域的平面透视纠正效果总体上较稳健,中心区域纠正效果略优于边缘处,纠正影像上棋盘格角点直线拟合RMSE均小于0.7 pixel,效果明显优于网上标定工具箱结果,具有较好的应用价值。
机器视觉 鱼眼相机标定 鱼眼图像矫正 灭点 径向对准约束 光学学报
2018, 38(11): 1115001
为了满足大型自由曲面工件高精度实时三维测量的需求, 设计了一种超大尺度线结构光传感器三维测量系统, 并提出一种基于一维靶标的传感器外参数的现场标定方法。实验结果表明, 该方法的标定精度与基于平面靶标的方法相当, 且其一维靶标的高精度制作更容易, 外参数的现场标定过程操作更方便, 更适合超大尺度线结构光传感器的现场标定。
测量 超大尺度线结构光 外参数现场标定 一维靶标 消隐点 中国激光
2017, 44(10): 1004003
1 燕山大学 电气工程学院 河北 秦皇岛 066004
2 燕山大学 车辆与能源学院，河北 秦皇岛 066004
针对非结构化道路图像，本文提出了一种基于消失点信息的道路检测及智能预警算法。算法首先利用直线信息、竖直包络线分割、分组策略及聚类算法估计道路图像的消失点；然后基于消失点信息利用边界多特征软投票的方法提取道路区域；最后，根据非结构化道路区域的特点提取导航线，并根据汽车偏航角、偏航距离及偏航时间制定预警决策方案，从而对车道偏离智能预警。实验结果表明，本文提出的算法能快速有效的提取非结构化道路的道路区域，同时，根据预警参数可以有效的进行车道偏离预警。
机器视觉 消失点 道路检测 智能预警 machine vision vanishing point road detection intelligent warming system
哈尔滨工业大学电气工程及自动化学院， 黑龙江 哈尔滨 150001
针对在姿态测量中摄像机成像的复杂畸变问题，提出了一种新型的摄像机校准方法。该方法不需要高精度的标定参照物，只需要利用标定靶标间的相互约束关系建立摄像机内参数与靶标特征的约束方程，从而线性求解摄像机内参数。通过非线性优化方法优化摄像机内参数，完成摄像机的标定。仿真和实验结果表明，所提出的算法对图像噪声不敏感。测量精度和可靠性都得到有效的改善，精度可达0.03 pixel，说明该算法在合作目标的姿态测量中具有方法易于实现、测量精度高、可靠的优点。
机器视觉 摄像机标定 正交隐消点 合作目标 光学学报
2016, 36(11): 1115002
长春理工大学 计算机科学技术学院, 长春 130000
针对多摄像机一维标定算法精度低、抗噪性和稳定性差等问题, 提出了基于消失点之间互相约束的多摄像机标定方法.为了避免径向畸变对成像造成的影响, 利用欧式空间位置约束的几何特性, 进行畸变参数的求取.通过靶标特征点约束结合摄像机的射影不变性排除杂点的干扰, 再利用空间消失点之间夹角一致性, 以及靶标特征点所构成的直线和消失点的反向射线平行性来求解摄像机的参数.当一维靶标任意运动时, 存在着无法区分靶标特征点对应的成像点临界问题, 采取反推理论数学分析法可事先避免该问题的出现.通过构建多摄像机系统进行标定实验, 可以看出该方法具有较高的标定精度, 且随着噪声的增加, 标定结果具有一定的抗噪性和稳定性；由相对误差值可知, 该方法可应用于多摄像机系统.
机器视觉 摄像机标定 消失点 一维靶标 径向畸变 射影不变性 Machine vision Camera calibration Vanishing point One-dimensional targets Radial distortion Projective invariant
1 南京工程学院 汽车与轨道交通学院, 南京 211167
2 南京中建化工设备制造有限公司, 南京 210034
3 南京工业大学 电气工程与控制科学学院, 南京 211800
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±0.437 mm, 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.
标定 线结构光 单应性矩阵 平面靶标 拟合 消失点 Calibration Line structured-light Homography matrix Planar target Fitting Vanishing point 光子学报
2015, 44(12): 1212003
